实验名称:声速的测量实验目的:了解超声波的产生、发射和接收的方法，用干涉法（驻波法）和相位法测量声速实验原理：（一）为什么选择超声波进行测量。在弹性介质中，频率从20Hz到20kHz的振动所激起的机械波称为声波，高于20kHz，称为超声波，超声波的频率范围在2×104Hz-5×108Hz之间。超声波的传播速度，就是声波的传播速度。超声波具有波长短，易于定向发射等优点，在超声波段进行声速测量比较方便。本实验用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度，它是非电量电测方法的一个例子。实验装置由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v=fλ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：叠加后合成波为：当时称为波腹当时，称为波节因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。相位法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：=2x/其中是波长，x为S1和S2之间距离。因为x改变一个波长时，相位差就改变2。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。实验记录实验仪器及规格YB16380.3KHz~3MHz函数信号发生器游标量程30cm精度0.02mm实验温度前22.5℃实验后温度22.8℃谐振频率34.65KHz实验一驻波法测量声速实验次数123456789游标读数/cm9.4089.91010.42010.93211.44211.94812.45012.96013.472实验次数10111213141516游标读数/cm13.97614.48014.99215.50016.01016.51817.030实验二相位法测量声速实验次12345678910数游标读数/cm11.95212.97013.98214.99416.00017.01018.02219.03020.04021.048数据处理(一)计算实验室温度下声波理论速度由实验记录实验温度前22.5℃实验后温度22.8℃知实验平均温度由273K时空气中声速为实验室温度下声速理论值(二)驻波法测量声速的游标读数处理实验要求初始测量时,超生发生器与接收器之间要有至少5cm距离.在本次测量时,初始没有做到这一点.所以截取数据5~16来进行处理.实验次数567891011121314游标读数/cm11.44211.94812.45012.96013.47213.97614.48014.99215.50016.010实验次数1516游标读数/cm16.51817.030波腹间的距离波腹1234567891011/cm
