兰州交通大学：《大学物理实验》课程教学资源（PPT课件讲稿）声速的测量

物理实验中心 声速的测量

声速的测量

声波是一种在弹性介质中传播的机械波，它在 不同介质中传播的速度是不同的。声波可以在固体、 液体或是气体介质中传播，介质密度愈大，则声速 愈快。在空气中，声速又会依空气状态（如湿度、 温度、密度)不同而不同。如摄氏零度的海平面声 速约为1193kmh;而一万米高空的声速约为 1062km/h。 可闻的声波频率为20-20000Hz。 频率大于20kHz的机械波为超声波。超声波具 有方向性好、穿透本领大等特点

声波是一种在弹性介质中传播的机械波，它在 不同介质中传播的速度是不同的。声波可以在固体、 液体或是气体介质中传播，介质密度愈大，则声速 愈快。在空气中，声速又会依空气状态（如湿度、 温度、密度）不同而不同。如摄氏零度的海平面声 速约为 1193 km/h；而一万米高空的声速约为 1062 km/h。 可闻的声波频率为20-20000Hz。 频率大于20kHz的机械波为超声波。超声波具 有方向性好、穿透本领大等特点

·实验仪器装置简介 ·实验原理 驻波法 双曲线波形比较法 实验内容 李萨如图形法 数据处理 实验内容拓展

▪ 实验仪器装置简介 ▪ 实验原理 ▪ 实验内容 ▪ 数据处理 ▪ 实验内容拓展 驻波法 李萨如图形法 双曲线波形比较法

◆实验仪器装置简介 声速的测量实验装置全图

实验仪器装置简介 声速的测量实验装置全图

1.声速测量仪 注意

1.声速测量仪

SV-DH系列声速测试仪主要由压电陶瓷换能器和 读数标尺组成。 丝杆 数显游标卡尺 02 摇手鼓轮 发射换能器 接收换能器 发射换能器的发射面与接收换能器的 接收面要保持互相平行！

发射换能器的发射面与接收换能器的 接收面要保持互相平行！ SV-DH系列声速测试仪主要由压电陶瓷换能器和 读数标尺组成

正负电极片 压电陶瓷 换能器是 由压电陶 能器 瓷片和轻 重两种金 构图 属组成 后盖反射板 压电陶瓷片 辐射头 压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等)，在一定 温度下经极化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在 极化方向上产生一定的电场强度E且具有线性关系：E=CT;当与极化方向一致的外 加电压U加在压电材料上时，材料的伸缩形变S与U之间有简单的线性关系：S=KU ,C为比例系数，K为压电常数，与材料的性质有关。由于E与T,S与U之间有简单 的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号变成压电材料纵向的长度伸缩，使 压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发 生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作为声频信号接 收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换 为电能作为声波接收器之用

后盖反射板 压电陶瓷片 辐射头 正负电极片 换 能 器 结 构 图 压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定 温度下经极化处理制成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在 极化方向上产生一定的电场强度E且具有线性关系：E=CT；当与极化方向一致的外 加电压U加在压电材料上时，材料的伸缩形变S与U之间有简单的线性关系：S=KU ，C为比例系数，K为压电常数，与材料的性质有关。由于E与T，S与U之间有简单 的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号变成压电材料纵向的长度伸缩，使 压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发 生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作为声频信号接 收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换 为电能作为声波接收器之用。 压电陶瓷 换能器是 由压电陶 瓷片和轻 重两种金 属组成

2.示波器 Y 扫描 扫描频 X轴位移 轴位移 频率 率调节 微调 触发 电平 Y轴 增益 YX) 轴增益 Y(X) Y轴 轴输 位移 Y轴 输入

扫描频 率调节 Y (X) 轴增益 Y轴 位移 Y轴 增益 Y轴 输入 Y (X) 轴位移 触发 电平 Y (X) 轴输 入 扫描 频率 微调 X轴位移 2. 示波器

3.信号发生器 MZD州抗州大华 SVX5徐合声速刚定仪信号源 期这力法 传懂

3.信号发生器

女实验原理 声速、声源振动频率和波长之间的关系为 v=f机 式中y为声速；f为频率；入为波长。 谐振时，声波频率就是低频信号发生器 输出频率。因此声速测量的直接测量量是 声波的波长

实验原理 声速、声源振动频率和波长之间的关系为 式中 为声速； 为频率； 为波长。 v = f v f  谐振时,声波频率就是低频信号发生器 输出频率。因此声速测量的直接测量量是 声波的波长