文档介绍：超声声速仪测声速
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有关声波研究的应用和发展
1、声音与我们的生活
2、声速测量的目的
3、声速测量的发展
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1、声音与我们的生活
自然界中充满了各种各样的理
1. 振幅法
一、声速的特点
二、实验原理
2. 相位法
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四、实验仪器
五、实验内容

六、数据处理
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一、声速的特点
频率在20～20000Hz的声振动在弹性媒质中所激起的纵波称声波。声波是一种机械波。频率超过20000Hz的声波称为超声波。声波的频率、波长、速度、相位等是声波的重要特性。
声波在空气中的传播速度与声波的频率无关，只取决于空气本身的性质，因此有
γ-绝热系数，R-摩尔气体常数，μ-空气分子的摩尔质量，T-绝对温度
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由此可见，气体中的声速 v 和温度 T 有关，还与比热比 γ 及摩尔质量 μ 有关，后两个因素与气体成分有关。因此，根据测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。
在标准状态下，0 oC时，声速为 vo＝／s，显然在 t oC时，干燥空气中声速的理论值应为
由此我们也可以想象，在极地和赤道声音传播的速度是不同的。
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二、实验原理
本实验是对超声波波速的测量。测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率 f 和波长 λ 之间的基本关系，即
v=f λ
测出声振动频率 f 和声波的波长 λ，就可算出声波的波速 v。当然这仅仅是一种最简便的近似测量。
实验室中常利用，用共振干涉法、相位法比较法测定波长λ ，由函数发生器或示波器直接读出频率 f。
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三、测量原理
位移
S2
S1
声压
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s1和s2为压电陶瓷超声换能器，s1作为超声源（发射头），信号源发出的正弦电压信号接到换能器s1后，即能发出一平面声波。s2作为超声波的接收头，接收的声压转换成电信号后输入示波器观察，s2在接收超声波的同时还反射一部分超声波。这样，由s1发出的超声波和由s2反射的超声波在s1、s2之间的区域干涉而形成驻波。改变s1、s2之间的距离，在一系列特定的位置上，接收面s2上的声压达到极大值，可以证明：相邻两极大值之间的距离为半波长。
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为了测出驻波相邻波腹或相邻波节之间的半波长距离，可改变s1和s2之间的距离，此时，可以看到示波器上显示的信号幅度发生周期性的大小变化，即由一个极大变到极小，再变到极大，而幅度每一次周期性的变化，就相当于s1、s2之间的距离改变了。s1、s2之间距离的改变由游标尺测得。由信号源可读出超声源的频率f，这样就可计算出声速v。
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2. 相位法
波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。沿传播方向上的任何两点，其振动状态相同(同相: 相位差为0)或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距离应等于波长λ的整数倍，即
l = n λ (n为一正整数)
利用这个公式可测量波长。
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相位法又可分为行波法和李萨如图形法。
(1)行波法
将发射信号和接收信号同时输入到示波器，此时示波器上同時显示的发送和接收电信号。当改变两个换能器之间的距离时，发送信号不变，而接收电信号（正弦波）的幅值和位置均发生变化，当接收电信号的位置与发射信号的位置前后两次重合时接收器走过的距离，就是信号的波长。
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(2)李萨如图法
从s1发出的超声波通过媒质达到接收头s2，在发射波和接收波之间产生相位差，此相位差φ和角频率ω（ω=2πf）、传播时间τ、声速v、距离l、波长λ之间有下列关系：
由上式可知，若要使相位差φ改变2π，那么，
s1和s2的间距l就要相应地改变一个波长λ 。于是，
根据相位差的2π变化，便可以测量出波长来。声
波频率由信号源读出，根据上式便可算出声速。
（
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我们可以通过示波器来观察相位差。互相垂直
的两个谐振动的合成，能得到李萨如图形。如果两
个谐振动的频率相同，则李萨如图形就很简单。随
着两个振动的相位差从0→π变化，图形从斜率为
正的直线变为椭圆再变到斜率为负的直线。选择判
断比较灵敏的亦即李萨如图形为直线的位置作为测
量的起点。每移动一个波长的距离就会重复