文档介绍：超声波测量声速
实验报告
大学物理仿真实验
学院：生命学院
班级：生基硕 01
姓名：廖崇兵
学号：
实验日期： 2011 年 6 月 3 日— 9 日
交报告日期：2011年6月10日
一、实验目的
. 了解超声波超声波测量声速
实验报告
大学物理仿真实验
学院：生命学院
班级：生基硕 01
姓名：廖崇兵
学号：
实验日期： 2011 年 6 月 3 日— 9 日
交报告日期：2011年6月10日
一、实验目的
. 了解超声波的产生、发射和接收的方法；
.用驻波法和相位比较法测声速。
二、实验仪器
.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。
.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。
.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李萨如图形。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、实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f入，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。
图1实验装置和接线图

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:
x
y〔 = Acos2 兀（ft —-）
x
y2 = Acos2 兀(ft + —)
叠加后合成波为：
y = (2Acos2tt — )cos2 兀 ft
八
cos2兀x= ±1的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：x = ±n4 (n=0,1,2,3…)；
2
cos2兀x = 0的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：x = ± ( 2n + 1) ~4
(n=0,1,2,3 …)。
因此，只要测得相邻两波月复(或波节)的位置X n、Xn+1即可得波长。

从换能器S 1发出的超声波到达接收器S2,所以在同一时刻S 1与S2处的波有一相位差：
4 = 2兀;(其中入是波长，x为S1和S2之间距离)。因为X改变一个波长时，相位差就改人
变2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
四、实验步骤
连接仪器。
按照图1连接好仪器，使用前开机预热10min,自动工作在连续被方式，选择
的介质为空气，观察S 1和S 2是否平行。
驻波法
图2 接线截图
测量信号源的输出频率？???。
将示波器调整为 y-t模式，观察到正弦信号的波形，使Si和S2间的距离约为
5cm；调节信号发射弓虽度,波幅为 5V,在350 (100MHR附近调节频率，同时观察波形，使信号幅度最大，此时频率为329 (100MH。，即为本系统的谐振频率。
驻波法测波长和声速。
向右缓慢移动S 2,观察示波器正弦信号的变化，选择信号最大位置开始读数，记为Xi,取i = 10 ,用逐差法求出声波波长和误差。利用谐振频率f0计算声波波速
和误差。
用相位比较法测波长和声速。
将示波器调整为 X-Y工作方式。观察示波器出现的李萨如图形，缓慢移