声速测量报告

声速测量一、实验项目名称声速测量二、实验目的1.学会测量超声波在空气中的传播速度的方法.2.理解驻波和振动合成理论.3.学会逐差法进行数据处理.4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力.三、实验原理声速v、声波频率f和波长λ之间的关系为v=fλ可见，只要测得声波的频率f和波长λ，就可求得声速v.在本实验中，声波频率f为信号发生器产生超声波的频率，直接由信号发生器显示，所以只要测出声波波长λ，即可确定声速，而测量波长常用的方法有驻波法和相位法.四、实验仪器信号发生器、双踪示波器、声波测定仪.五、实验内容及步骤1.用驻波法（共振法）测声速(1)按图连接电路，将信号发生器的输出端与声速测量仪的输出端S2相连，将声速测量仪的输出端Sl与示波器的Y端（或通道CH1）相连，让Sl和S2靠近并留有适当的空隙，使两端面平行且与游标尺正交。(2)根据实验室给出的压电陶瓷换能器的振动频率f，将信号发生器的输出频率调至f附近，缓慢移动S2，当在示波器上看到正弦波首次出现振幅较大处，固定S2，再仔细微调信号发生器的输出频率，使荧光屏上图形振幅达到最大，读出共振频率f.(3)在共振条件下，将S2移近S1，再缓慢移开S2，当示波器上出现振幅最大时，记下S2的位置x0.(4)由近及远移动S2，逐次记下各振幅最大时S2的位置，连续测20个数据xl，x20。(5)用逐差法算出声波波长的平均值。2.用相位比较法（李萨如图形法）测声速(1)按图连接电路。(2)将示波器“秒／格”旋钮旋至X-Y挡，信号发生器接示波器CH2通道，利用李萨如图形观察发射波与接收波的位相差，找出同相点。(3)在共振条件下，使S2靠近S1，然后慢慢移开S2，当示波器上出现45。倾斜线时，微调游标卡尺的微调螺丝，使图形稳定，记下S2的位置xo’。(4)继续缓慢移开S2，依次记下20个示波器上李萨如图形为直线时游标卡尺的读数x1’，…，x20’。(5)用逐差法算出声波波长的平均值。六、数据记录及处理1.驻波法（共振干涉法）f=37.04kHz项目S2坐标/mmx1x2x3x4x5x6x7x8x9x1033.02237.70042.41347.09251.72056.47261.11565.72870.41275.053逐差法（10∆x)x11－x1x12－x2x13－x3x14－x4x15－x546.70146.69046.64946.56346.706λ（λ/2=∆x)9.3409.3809.3309.1269.341λ的平均值9.315f=37.04kHz项目S2坐标/mmx11x12x13x14x15x16x17x18x19x2079.72384.39089.06293.65598.426103.011107.721112.332117.082121.802逐差法（10∆x)x16－x6x17－x7x18－x8x19－x9x20－x1046.53946.60646.60446.67046.749λ（λ/2=∆x)9.3089.3219.3219.3349.350λ的平均值9.3152.相位比较法f=37.4kHz项目S2坐标/mmx1x2x3x4x5x6x7x8x9x1023.41433.34842.77852.29561.70571.05080.50589.93299.265108.748逐差法（10∆x)x11－x1x12－x2x13－x3x14－x4x15－x594.69994.45794.30094.15294.260λ（λ=∆x)9.4709.4469.4309.4159.426λ的平均值9.425f=37.4kHz项目S2坐标/mmx1x2x3x4x5x6x7x8x9x1033.02237.70042.41347.09251.72056.47261.11565.72870.41275.053逐差法（10∆x)x16－x6x17－x7x18－x8x19－x9x20－x1094.28894.10394.03094.17094.072λ（λ=∆x)9.4299.4109.4039.4179.407λ的平均值9.425数据处理参考：对于波长λ，Ａ类不确定度11)(12nSnii，Ｂ类不确定仪＝0.001ｍｍ；合成不确定度22仪SU对于频率ｆ，只有B类不确定度仪=0.001kHz;fV，lnflnlnVV的不确定度VUfVUVVUUfVvr2222lnln结果表达：VUVV345.4546m/sVU0.427七、实验结果分析与小结1.由于两金属面并非绝对平行,可能导致实验结果有所误差.2.由于信号发生器频率始终在变化之中,无法确定,导致实验结果有所误差.3.其他声音造成的干扰.4.在观察波形时,无法准确的找到峰值和直线的位置.以上为实验中的误差，为避免这些误差，所以我们应该正确使用信号发生器及示波器实验时，要保持激振电压不变；用声速测量仪测定波长时，应注意单方向(一般是超声波的传播方向)移动接收器，否则将会产生螺距间隙差.