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1、声速的测量示波器、信号发生器和声速仪验原由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：V二入f,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。（1）驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与反射波叠加，它们波动 方程分别是：y1二Acos2n（ ft-x/入）y2二Acos2n（ ft+x/入+n）叠加后合成波为：y= （ 2Acos2nx/入）cos2nft各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：x二土 n入/2 n=0,1,2,3. 各点振幅最小，称为波节
2、，对应的位置：x= 土 （2n + 1）入/4 n=0,1,2. 因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置即可得波长。（2）相位比较法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的 波有一相位差：申=2nx/入，其中是波长，x为S1和S2之间距离。因为x改变 一个波长时，相位差就改变 2。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。3、实验数据记录（1）相位法测波长和声速： 信号发生器输出信号的频率（Hz）: 35100内容12345678910移动的43.448.353.158.062.867.677.477.282.186.9位置增9170210513加Xn(mm)移动
3、的 位置减 小Xn（mm）43.4748.2953.1557.9662.7867.5977.3677.2382.0986.91平均值43.448.353.157.962.867.672.377.282.186.9Xn8068008402(mm)2） 驻波法测波长和声速 信号发生器输出信号的频率（Hz）: 35200内容12345678910移动的53.057.862.567.472.277.081.886.791.496.2位置增 加Xn2080422264(mm)移动的53.057.762.667.372.277.081.886.791.496.2位置减小Xn0808440086(mm)平均
4、值53.057.762.567.372.277.081.886.791.496.2Xn1999431175(mm)（1）相位比较法测波长与声速: 利用逐差法处理平均值，计算，波长大小入（mm ）=964 利用声速计算公式v二入f,计算出声速v（ m/s ） =338.4 （2）驻波比较法测波长与声速: 利用逐差法处理平均值，计算，波长大小入(mm )=962 利用声速计算公式v二入f，计算出声速v( m/s )=338625、分析、讨论、体会及思考问题(1) 为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？如何判断测量系统处于谐振状 态： 谐振时超声波的发射和接收频率均达到最高；保持其它条件不变，仅仅改
5、变信号 发生器的输出频率，观察接收到的超声波信号幅度，出现极大值时对应的频率就 是谐振频率。(2) 用驻波法或相位比较法调不出应有波形怎么办： 此时可能是连接导线断路或接头接触不好，应用万用电表欧姆档对每根导线进行 检查，确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。(3) 用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？ 示波器“Y轴衰减”旋钮应置于较小数值档。 移动接收器S2时，荧光屏上宽带的宽度应变化。如不变，可交换输入到示波 器的两接线柱位置，或交换输入到发射器S1的两接线柱位置。 调节扫描频率即可调出正弦波。(4) 用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？ 接收器S2接收到的信号应
6、从示波器“X输入”端输入，发射器S1信号应输 入到示波器“Y轴输入”端，且“Y轴衰减”旋钮应置于较大数值档。 如果还不能出现椭圆或直线，可交换S1或S2两接线柱位置。(5 )为什么在实验过程中改变S1、S2间距离时，压电换能器S1和S2两表面 应保持互相平行且正对？不平行会产生什么问题：只有当S1、S2表面保持互相平行且正对时，S1S2间才可能形成驻波，才会出 现波腹和波节，S2表面才会出现声压极大值，屏幕上才会出现正弦波振幅发生 变化，由此可测超声声波波长。如果S1、S2表面不平行，则S1、S2间形不成 驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，就不能用驻波共振法测波长，故实验中 必须使S1、S2表面平行。
