《大学物理实验》课程教学资源（操作指导）声速测定

声速测定的操作指导实验内容及步骤（一）声速测定仪系统的连接接收登发送器2XH-2信号发生器51新多品示O飞声注测量仪H福魔调节电源开关烟密调节正偿战倍号技装COO福O信号#相调2图 1如图1所示连接好电路，在实验之前，将信号发生器的频率换档开关打向上（频率换档的钮子开关打向上，频率显示范围为1200Hz～100KHz，钮子开关打向下，频率显示范围为20Hz～1600Hz），信号发生器和示波器开机预热15分钟，以空气为超声波传播的介质，并观测S1及S2是否平行。（二）测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作频率的调节只有当换能器S1和S2发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果：为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器S1谐振频率点（约37KHz）处，才能较好地进行声能与电能的相互转化，提高测量精度，以得到较好的实验效果。（三）用共振干涉法（驻波法）测量波长和声速1.按图1所示连接好电路。2.将测量方法设置到连续波方式，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作频率，示波器面板上的模式档（MODE）选为CH2，在共振频率下，将S2移近S1处，缓慢移离S2，当示波器上出现最大振幅时，记下读数标尺位置X，。3.依次移动S2，记下各振幅最大时的X2，X3…共12个值。1

声速测定的操作指导 实验内容及步骤 （一）声速测定仪系统的连接 图 1 如图 1 所示连接好电路，在实验之前，将信号发生器的频率换档开关打向上 （频率换档的钮子开关打向上，频率显示范围为 1200 Hz～100 KHz，钮子开关 打向下，频率显示范围为 20 Hz ～1600 Hz），信号发生器和示波器开机预热 15 分钟，以空气为超声波传播的介质,并观测 S1 及 S2 是否平行。 （二）测定压电陶瓷换能器系统的最佳工作频率的调节 只有当换能器 S1 和 S2 发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果；为 了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器 S1 谐振 频率点（约 37KHz）处，才能较好地进行声能与电能的相互转化，提高测量精度， 以得到较好的实验效果。 （三）用共振干涉法（驻波法）测量波长和声速 1. 按图 1 所示连接好电路。 2. 将测量方法设置到连续波方式，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作 频率，示波器面板上的模式档（MODE）选为CH2,在共振频率下，将S2 移近S1 处， 缓慢移离S2，当示波器上出现最大振幅时，记下读数标尺位置X1’。 3. 依次移动S2，记下各振幅最大时的X2’， X3’. 共 12 个值。 1

4.记下室温t。5.用逐差法处理数据，表格如下表1。（四）用相位比较法（李萨如图形）测量波长和声速1．将测量方法设置到连续波方式，连接好电路，把声速测定仪信号发生器调到最佳工作频率，将示波器调至信号合成状态，即TIME/DIV旋钮置于X-Y方式，移动S2轻轻靠拢S1，然后缓慢移开S2，观察示波器出现的李萨如图形3（β=0），记下位置X，。2.依次移动S2，记下示波器的波形由图3（Φ=0）变为图3（@=元）时，读数标尺位置的读数Xz’，X’共12个值。3.记下室温t。4.用逐差法处理数据，表格如下表1。表 1测量次数1位置L（mm）位置L,(mm)^, =(L, - L,)/3 (mm)测量次数i+6712839410511612-/6U=f.Z（六）0℃时声速U。=331.45m/s，理论计算室温t时的声速1D, = Vo1/1+273.15将测量值与理论计算值进行比较。2

4. 记下室温 t。 5. 用逐差法处理数据，表格如下表 1。 （四）用相位比较法（李萨如图形）测量波长和声速 1. 将测量方法设置到连续波方式，连接好电路，把声速测定仪信号发生器 调到最佳工作频率，将示波器调至信号合成状态，即TIME/DIV旋钮置于X-Y方式， 移动S2 轻轻靠拢S1，然后缓慢移开S2，观察示波器出现的李萨如图形 3 （ϕ =0）， 记下位置X1’。 2. 依次移动S2，记下示波器的波形由图 3（ϕ =0）变为图 3（ϕ =π ）时， 读数标尺位置的读数X2’， X3’. 共 12 个值。 3. 记下室温 t。 4. 用逐差法处理数据，表格如下表 1。 表 1 测量次数 i 位置 L1 （mm） 测量次数 i+6 位置 (mm) L2 LL 3/)( λi = − 12 (mm) 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 = ∑ 6/ λλ i f ⋅= λυ （六）0℃时声速 0 υ = 331.45 m/s，理论计算室温 t 时的声速 15.273 0 1 t t υυ += 将测量值与理论计算值进行比较。 2