（声速测量实验报告）声速测量实验报告思考题

声速测量实验思考题 (一)

答1.因为此时在示波器上呈的像最稳定清晰，波动较小，利于读数。调整方法：首先调节声速测试仪信号源输出电压（6~10V），调节信号频率（在25~45kHz），观察频率调整时接受波的电压幅度变化，在某一频率点处（34.5kHz~37,5kHz之间）电压幅最大，此即为与换能器匹配的频率，记录f。

2.极大时刚好是S1和S2之间的距离为半波长的整数倍，极小值为四分之一波长的奇数倍。

3.因为是反射波与入射波干涉图像，如果不平行就无法叠加了，相位法理论上是可以的，应该

4.个人认为相位法好，因为是直线，比观察波峰直观

兄弟我也在做这个，正好看到，就按我理解的解答了下，参考下

声速的测定实验报告思考题答案 (二)

答声速的测量 思考题及解答

1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量

因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的

最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。

2.用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？

⑴示波器“Y轴衰减”旋钮应置于较小数值档。

⑵移动接收器S2时，荧光屏上宽带的宽度应变化。如不变，可交换输入到示波

器的两接线柱位置，或交换输入到发射器S1的两接线柱位置。

⑶调节扫描频率即可调出正弦波。

3.用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？

⑴接收器S2接收到的信号应从示波器“X输入”端输入，发射器S1信号应输入到示波器“Y轴输入”端，且“Y轴衰减”旋钮应置于较大数值档。

⑵如果还不能出现椭圆或直线，可交换S1或S2两接线柱位置。

4.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，怎么办？

此时可能是连接导线断路或接头接触不好，应用万用电表欧姆档对每根导线进行检查，确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。

5.为什么在实验过程中改变S1、S2间距离时，压电换能器S1和S2两表面应保持互相平行且正对？不平行会产生什么问题？

因为只有当S1S2表面保持互相平行且正对时，S1S2间才可能形成驻波，才会出现波腹和波节，S2表面才会出现声压极大值，屏幕上才会出现正弦波振幅发生变化，由此可测超声声波波长。

如果S1、S2表面不平行，则S1、S2间形不成驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，就能用驻波共振法测波长，故实验中必须使S1、S2表面平行。

6.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？

使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示S1、S2间处于驻波共振状态。调节方法是移动S2，观察示波器上正弦波振幅变化。

7.使用“驻波共振法”测声速时，为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波？

因为驻波是在发射器S1与接收器S2间形成，接收器S2接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器Y偏转板，经X偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。

8.使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1S2间距增大而越来越小？

这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的

机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。

9.用“相位比较法”测声速时，为什么只有当李萨如图为直线时才读数？

因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器S2位置难以确定。只有当李萨如图形为直线时，图形直观唯一，容易确定S2位置。

10.测声速时，“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗？

不能。因为驻波共振法只把接收器S2接收到的信号输入到示波器Y偏转板，观

察到的是正弦波信号。而位相比较法把接收器S2信号输入示波器X偏转板，发射器S1

信号输入到Y偏转板，观察到的是李萨如图形。

11.为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值？

因为超声波在空气中有衰减，如果直接测波长值，测得数据个数少，由于衰减，

后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少

测量误差。

大学普通物理实验超声波测定声速，思考题谁会，大一新生求解答 (三)

答1、把表笔的头和地线接起来，如果看不到一条水平线，调整示波器的位置旋钮，看看是不是跑屏幕上面或下面去了？如果没有看看亮度，是不是太暗了？再没有就报修吧；

2、超声波发射的轴线很细，你又看不到，如果从远处往近处移动，你恐怕不易找到轴线在哪；

3、这似乎是微波的问题，对于超声波，我还真没注意还有波节和波腹，你确定这是超声波的问题吗？

4、向右是X轴，也是时间轴。如果你习惯倒着画，我没意见，但我相信大多数人看着都不会习惯。

大学物理实验声速测定 (四)

答实验报告实验题目: 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,用干涉法和相位法测声速.实验内容1 测量实验开始时室温.2 驻波法(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.3 相位法(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2) 将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器的CH1接在接收端,CH2接在发射端.选择CH1,CH2的X-Y叠加.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3) 通过示波器观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.4 测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.5 对上面两组数据,分别用逐差计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误差.数据处理1 理论计算实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.根据理论值计算2 驻波法游标读数(mm)95.42100.50105.70110.66115.88120.90126.16131.34136.20141.44146.52151.60逐差=3(mm)30.7430.8430.5030.7830.6430.70相邻游标相减的2倍=i(mm)10.1610.409.8810.4410.0410.5210.369.7210.4810.1610.16标准差的A类不确定度查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度.声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(350.99±1.20)m/s (P=0.95)相对误差=3 相位法游标读数(mm)110.80121.04131.14141.36151.58161.72171.88182.02192.10202.26逐差=5(mm)50.9250.8450.8850.7450.68相邻游标相减=i(mm)10.2410.1010.2210.2210.1410.1610.1410.0810.16标准差的A类不确定度查表得:当n=9,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定度查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(348.57±1.09)m/s (P=0.95)相对误差= 误差分析:1 仪器本身的系统误差和由于老化引起的误差.2 室温在实验过程中是不断变化的.3 无论是驻波法中在示波器上找极大值,还是相位法在示波器上找斜率为正的直线,都是测量者主观的感觉,没有精确测量.思考题1 固定两换能器的距离改变频率,以求声速,是否可行 答:不可行.因为在声速一定时,频率改变了,波长也会随之改变.所以无法同时测量出频率和波长,也就无法求出声速.不对

超声波波速测量的思考题 (五)

答（1）声速测量中的共振干涉法和位相比较法有何异同？

（2）本实验为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？如何调节和判断测量系统是否

处于谐振状态？

（3）两列波在空间相遇时产生驻波的条件是什么？如果发射面S1和接收面S2不平行，

结果会怎样？

（4）相位比较法中作一个周期变化和共振干涉法中作一个周期变化，S2移动距离是否相同？

（5）相位比较法为什么选直线图形作为测量基准？从斜率为正的直线变到斜率为负的直线过程中相位改变了多少？

（6）在相位比较法中，调节哪些旋钮可改变直线的斜率？调节哪些旋钮可改变李莎如图形的形状？

（7）用逐差法处理数据的优点是什么？还有没有别的合适的方法可处理数据并且计算 确定值？

七 附录

1．数显表头的使用方法及维护

声速测量组合仪储液槽上方的测量显示两换能器移动距离的数显表头使用方法：

（1）inch/mm按钮为英/公制转换钮，测量声速时用“mm”。

（2）“OFF”“ON”按钮为数显表头电源开关。

（3）“ZERO”按钮为表头数字回零用。

（4）数显表头在标尺范围内，接收换能器处于任意位置都可设置“0”位。摇动丝杆，接收换能器移动的距离为数显表头显示的数字。

（5）数显表头右下方有“▼”处，打开它为更换表头内纽扣式电池处。

（6）使用时，严禁将液体淋到数显表头上，如不慎将液体淋入，可用电吹风吹干。（电吹风用低档，并保持一定距离使温度不超过70℃）。

（7）数显表头与数显杆尺的配合极其精确，应避免剧烈的冲击和重压。

（8）仪器使用完毕后，应关闭数显表头的电源，以免不必要地消耗电池。

2．不同介质声速传播测量参数（供参考）

（1）标准大气压下传播介质空气

= v0 算出理论值vS，（式中v0=331.45m/s为T0=273.15K时的声速，T=t+273.15K ）

（2）液体

①淡水: 1 480 m/s;②甘油 :1 920 m/s;③变压器油:1 425 m/s;④蓖麻油:1 540 m/s;

（3）固体

①有机玻璃 :1 800～2 250m/s;②尼龙:1 800～2 200m/s;③聚胺脂:1 600～1 850 m/s;④黄铜: 3 100～3 650m/s;⑤金:2 030m/s;⑥银:2 670 m/s

注：固体材料由于其材质、密度、测试的方法各有差异，故其声速测量参数仅供参考。

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