实验报告

姓名:骆涛 学号:PB06210288 系别:0611 座号:2 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方法，用干涉法和相位法测量声速 实验内容:

在S1、记下此时的频率（正S2之间选择示波器上的讯号幅度最大处为起点，是谐振频率）为f=35.20kHz。 1．用干涉法测量波长和声速：

缓缓移动S2，依次记下每次讯号幅度最大时S2的位置（波腹的位置）x1、

（n为出现波腹的次数） x，……，x，共12个值，如下表：

111

????xn?4.994mm

11n?1

uA(?x)?

?(?xn??)2

n?1

11

11(11?1)

?0.008mm

已知tp=2.26, kp=1.96，C=3, 游标卡尺的?仪?0.02mm 再根据U095?(tpuA)2?(kp?仪/C)2得

U0.95(?x)?(2.26?0.008)2?(1.96?0.02/3)2?0.028mm 从而求得?x为

?x?(4.994?0.028)mm P=0.95 再由??2xn?1?xn?2?x得

?2?4.994?9.988mm

U0.95(?)?2?U0.95(?x)?0.056mm 从而求得波长为

??(9.988?0.056)mm P=0.95 已知f=35.20kHz，?仪(f)?50Hz

再由v?f?得

?35.20kHz?9.988mm?351.5m/s

1

U0.95(v)?(

U0.95(?)

)2?(

?仪(f)f

)2

=351.5?(

0.0562502

)?()?2.0m/s 3

9.98835.20?10

从而求得声速为

v?(351.5?2.0)m/s P=0.95

2．用相位比较法测量波长和声速： 缓缓移动S2，依次记下每次李萨如图形呈现直线时S2的位置，x1、x2，……，

（n为呈现直线的次数） x，共12个值，如下表：

111

????xn?5.000mm

11n?1

uA(?x)?

?(?x

n?1

11

n

??)2

?0.012mm

11(11?1)

已知tp=2.26, kp=1.96，C=3, 游标卡尺的?仪?0.02mm 再根据U0.95?(tpuA)2?(kp?仪/C)2得

U0.95(?x)?(2.26?0.012)2?(1.96?0.02/)2?0.035mm 从而求得?x为

?x?(5.000?0.035)mm P=0.95 再由??2xn?1?xn?2?x得

?2?5.000?10.000mm

U0.95(?)?2?U0.95(?x)?0.070mm

从而求得波长为

??(10.000?0.070)mm P=0.95 已知f=35.20kHz，?仪(f)?50Hz

再由v?f?得

?35.20kHz?10.000mm?352.0m/s

U(?)2?仪(f)2

U0.95(v)?(0.95)?()

f

2

0.070250 =352.0?()?()2?2.5m/s 310.00035.20?10

从而求得声速为

v?(352.0?2.5)m/s P=0.95

t计算声速 273.15

实验前的室温为T始?24.7?C，实验后的室温为T末?24.8?C。取3.利用公式vt?v0?

t?T始?T末

2?24.75?C。已知v0?331.45m/s

从而 v?331.45??

24.75?346.2m/s 273.15

实验分析：

1. 将用干涉法与相位比较法计算的结果和利用公式计算的结果比较：

351.5?346.2（1） 干涉法：相对误差为?100%?1.5% 346.2

352.0?346.2（2） 相位比较法：相对误差为?100%?1.7% 346.2

2. 误差分析：

（1） 在S1、S2之间选择示波器上的讯号幅度最大处为起点，记下此时的频

率（正是谐振频率）时，不易确定幅度最大处，从而造成谐振频率并不是真实值；

（2） 在干涉法的实验中，确定波腹时，也难以确定幅度在什么时候达到最

大，造成x的误差；

（3） 在相位比较法的实验中，李萨如图形并不会呈现绝对的直线，而是两

段曲线近似重合，难以判断对应的x值；

（4） 在实验过程中，由于电源不稳定，造成信号发生器的频率一直在减小；

（5） 实际中，空气中的水蒸气和其他杂物的影响不能忽略。

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？

不可行。因为固定两换能器的距离不变时，调节频率达到谐振时，

?x?(2n?1)，但n并不确定，虽然可以通过方程计算出来，但调节时，f和4

?都在变，所以不可行。

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第二篇：声速的测量大物实验处理报告