大学物理仿真实验实验报告
试验日期： 实验者： 班级： 学号：
超声波测声速
一 实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，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：
的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
( n =0,1,2,3……)
的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：
???( n =0,1,2,3……)
二 实验仪器
1）声速的测量实验仪器
包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器 2）超声声速测定仪
主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。 3）函数信号发生器
提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。 4）示波器
示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器 上的图形。并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。
三 实验内容
1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。 3．用相位比较法测波长和声速。 *注意事项
1．确保换能器S1和S2端面的平行。
2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致。
三 数据记录与处理
1． 基础数据记录
谐振频率=
2． 驻波法测量声速
i 1 2 3 4 5 6 1（ icm） 表1 驻波法测量声速数据 i+6 1i+6（cm） λi= (1i+6-1i) /3（cm） 7 8 9 10 11 12 16λ的平均值：????i?（cm）
6i?1λ的不确定度：
S???(?i?16i??)2＝（cm）
i(i?1)因为，λi= (1i+6-1i) /3，Δ仪= 所以，u??233?仪＝（cm）
???S?2?u2?（mm） ?计算声速：
??f??354.50（m/s）
计算不确定度：
?f?f?1%3?0.2 (kHz)
???(f??)2?(??f)2?3 (m/s)实验结果表示：υ=（354±3）m/s，=%
3． 相位比较法测量声速
i 1 2 3 4 5 6 7 表2 相位比较法测量声速数据（相位变换2π） 1i（cm） i+7 1i+7（cm） λi= (1i+7-1i)/7（cm） 谐振频率 8 9 10400 10 f= 11 12 13 14 17λ的平均值：????i?（cm）
7i?1λ的不确定度：
S???(?i?17i??)2＝（cm）
i(i?1)因为，λi= (1i+7-1i) /7，Δ仪=
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