示波器的原理和使用声速测量 实验预习报告

声速测量实验报告声速测量实验数据一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。

2、学会使用驻波法和相位比较法测量声速。

3、掌握示波器、信号发生器等仪器的使用方法。

4、培养实验数据处理和误差分析的能力。

二、实验原理1、驻波法声波在空气中传播时，入射波与反射波相互叠加形成驻波。

在驻波系统中，相邻两波节（或波腹）之间的距离为半波长的整数倍。

通过测量相邻两波节（或波腹）之间的距离，就可以计算出声波的波长，再根据声波的频率，即可求得声速。

2、相位比较法发射波和接收波通过示波器显示时，其振动相位存在差异。

当改变接收端的位置，使发射波和接收波的相位差发生变化。

当相位差为 0 或π时，示波器上的图形会出现直线，通过测量两个直线位置之间的距离，即可求出波长，进而得到声速。

三、实验仪器1、信号发生器2、示波器3、声速测量仪（含超声换能器）4、游标卡尺四、实验步骤1、驻波法测量声速（1）按图连接好实验仪器，将超声换能器 S1 和 S2 分别接入信号发生器和示波器。

（2）调节信号发生器的输出频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。

（3）缓慢移动S2，观察示波器上的波形变化，当出现振幅最大时，即为波腹位置，记录此时 S2 的位置 x1。

（4）继续移动S2，当示波器上的波形振幅最小时，即为波节位置，记录此时 S2 的位置 x2。

（5）重复上述步骤，测量多组数据，计算相邻波腹（或波节）之间的距离，取平均值作为波长λ。

2、相位比较法测量声速（1）连接好实验仪器，将示波器置于“XY”工作方式。

（2）调节信号发生器的频率，使示波器上显示出李萨如图形。

（3）缓慢移动 S2，观察李萨如图形的变化，当图形由椭圆变为直线时，记录此时 S2 的位置 x3。

（4）继续移动 S2，当图形再次变为直线时，记录此时 S2 的位置x4。

（5）重复上述步骤，测量多组数据，计算 x3 和 x4 之间的距离，取平均值作为波长λ。

五、实验数据1、驻波法测量数据｜测量次数｜波腹位置 x1（mm）｜波节位置 x2（mm）｜相邻波腹（或波节）距离Δx（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 3520 ｜ 6850 ｜ 3330 ｜｜ 2 ｜ 4250 ｜ 7580 ｜ 3330 ｜｜ 3 ｜ 5020 ｜ 8350 ｜ 3330 ｜｜ 4 ｜ 5800 ｜ 9130 ｜ 3330 ｜｜ 5 ｜ 6580 ｜ 9910 ｜ 3330 ｜平均值：Δx ＝ 3330mm2、相位比较法测量数据｜测量次数｜第一次直线位置 x3（mm）｜第二次直线位置 x4（mm）｜波长λ（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 2560 ｜ 5890 ｜ 3330 ｜｜ 2 ｜ 3280 ｜ 6610 ｜ 3330 ｜｜ 3 ｜ 4000 ｜ 7330 ｜ 3330 ｜｜ 4 ｜ 4720 ｜ 8050 ｜ 3330 ｜｜ 5 ｜ 5440 ｜ 8770 ｜ 3330 ｜平均值：λ ＝ 3330mm六、数据处理已知实验中信号发生器的输出频率 f ＝ 3500kHz，根据公式 v ＝fλ，可得声速 v：驻波法：v ＝fΔx ＝ 3500×10³Hz×3330×10⁻³m ＝ 11655m/s相位比较法：v ＝fλ ＝ 3500×10³Hz×3330×10⁻³m ＝ 11655m/s七、误差分析1、仪器误差（1）游标卡尺的精度有限，可能导致测量的距离存在误差。

声速测量------------------------------------------------------------------------------------------一、【实验名称】声速的测量二、【实验目的】1.了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解。

2.学会测量空气中的声速。

3.了解声波在空气中的传播速度与气体状态参量之间的关系。

4.学会用逐差法处理实验数据。

三、【实验仪器】示波器、信号发生器和声速仪四、【实验原理】由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v＝λf，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。

剩下的就是测量声速的波长，这就是本实验的主要任务。

下面介绍两种常用的实验室测量空气中声波波长的方法。

1.相位比较法实验接线如上图所示。

波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。

在声波传播方向上，所有质点的振动相位逐一落后，各点的振动相位又随时间变化。

声波波源和接收点存在着相位差，而这相位差则可以通过比较接收换能器输出的电信号与发射换能器输入的正弦交变电压信号的相位关系中得出，并可利用示波器的李萨如图形来观察。

示波器相位差φ和角频率ω、传播时间t 之间有如下关系：φ=ω·t ω=2π/T t=l/v λ=Tv代入上式得：φ=2πl/λ当l=nλ/2(n=1,2,3,……）时，可得Φ=nπ由上式可知：当接收点和波源的距离变化等于一个波长时，则接收点和波源的位相差也正好变化一个周期（即Φ＝2π）。

实验时，通过改变发射器与接收器之间的距离，观察到相位的变化。

当相位差改变π时，相应距离l的改变量即为半个波长。

2.驻波法如上图所示，实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上，超声发射换能器通过电声转换，将电压信号变为超声波，以超声波形式发射出去。

接收换能器通过声电转换，将声波信号变为电压信号后，送入示波器观察。

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物理实验报告实验题目：声速的测量与示波器的使用姓名：张志林物理实验教学中心实验报告一、实验题目：声速的测量与示波器的使用二、实验目的：1.了解声波在空气中的传播速度与气体状态参数之间的关系；2.了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成理论的理解；3.掌握示波器的使用方法；4.学会一种测量空气中声速的方法。

三、实验仪器：ZKY-SSA型超声声速测定仪、XD-7S低频信号发生器及COS5020B型通用示波器。

四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：1.声波在空气中的传播速度在空气中传播的声波的传播速度(声速)可写为=（1）v其中，ρ是气体的密度；X是压缩系数。

由于气体的压缩与稀疏部分的传播速度很快，可以认为是绝热的，因此在理想气体状态近似下，有X=1/(γp)，将其代入上式，得v==（2）式中，R=8.31 J/(mol·K)为摩尔气体常量；M是气体的摩尔质量；γ为比热容比；T为热力学温度。

声速与气体的温度、摩尔质量及比热容比有关，后两个参数与气体成分有关。

利用摄氏温标与热力学温标之间的换算关系，可将式（2）用摄氏温标表示为=（3）v vv=m/s为在标准状态下，干燥空气中的声速；T0=273.15 其中，K。

式(3)可作为空气中声速的理论计算公式。

2.空气中声速的测量原理(1)测声速的基本原理由声速与频率、波长间的关系v=fλ(4)可知，测出声波的频率f与波长λ，即可由式(18-4)算出声速v。

在本实验中，为保证测量精度，声波的频率f已由教师事先测得并记录于2KY-SSA型超声声速测定仪的左支架上。

我们要做的是用共振干涉(驻波)法测量声波的波长λ。

(2)用共振干涉(驻波)法测量声波的波长用共振干涉法测量声波的波长的实验装置如图所示。

图中S1和S2为压电超声换能器。

信号发生器输出的正弦交流信号加到S1上，由S1完成电声转换，作为声源，发出波前近似为平面的声波；S2作为超声波接收换能器，将接收到的声信号转换成电信号，然后接入示波器观察。

一、实验目的1. 了解示波器的基本原理和使用方法。

2. 掌握声速测量的基本原理和方法。

3. 培养学生独立完成实验、分析实验数据的能力。

二、实验原理1. 声速的定义：声速是指声波在介质中传播的速度，其单位为m/s。

2. 声速的测量方法：本实验采用驻波法测量声速。

驻波法是利用声波在两个频率相同、振幅相等的声源之间传播时，产生干涉现象，从而确定声波在介质中的传播速度。

3. 驻波法测量声速的原理：当两个频率相同、振幅相等的声源在介质中传播时，它们产生的声波相互干涉，形成驻波。

驻波的特点是振幅在波节处为零，波腹处最大。

根据驻波的特点，我们可以通过测量波腹之间的距离来确定声波的波长，进而计算出声速。

三、实验器材1. 示波器一台2. 发射换能器一个3. 接收换能器一个4. 移动尺一把5. 函数信号发生器一台6. 音频连接线若干7. 调节螺丝若干四、实验步骤1. 将发射换能器与函数信号发生器相连，接收换能器与示波器相连。

2. 调整函数信号发生器的输出频率，使其在声波频率范围内。

3. 将发射换能器和接收换能器分别固定在实验平台上，使它们之间保持一定距离。

4. 打开函数信号发生器，观察示波器上的波形。

调整发射换能器和接收换能器之间的距离，使示波器上的波形出现明显的波腹和波节。

5. 记录波腹之间的距离，即为声波的波长。

6. 重复步骤4和5，测量多次，求平均值。

7. 根据公式v = λf，计算声速。

五、实验结果与分析1. 实验数据：频率f：XXX Hz波长λ：XXX m声速v：XXX m/s2. 结果分析：根据实验数据，计算得到的声速与理论值进行比较。

分析误差产生的原因，如测量误差、仪器误差等。

六、实验结论1. 通过本实验，掌握了示波器的基本原理和使用方法。

2. 学会了声速测量的基本原理和方法，验证了驻波法测量声速的可行性。

3. 培养了学生独立完成实验、分析实验数据的能力。

七、实验反思1. 在实验过程中，注意观察波形的变化，及时调整发射换能器和接收换能器之间的距离。

示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc 示波器原理和使用示波器又称示波仪，是一种用于观察和测量电信号波形的仪器。

它可以通过探针将待测电信号输入示波器，然后在示波器屏幕上显示出该电信号的波形图。

示波器的工作原理是利用显像管来显示被测电压波形。

当待测电压信号被输入后，示波器中的电子束会受到电信号的控制而在显像管屏幕上形成一条波形曲线，从而达到观察和测量电信号的目的。

示波器的使用方法如下：1.将待测电信号输入示波器。

2.调节示波器的水平和垂直放大系数，以便能够清晰地观察到波形。

3.根据需要调整示波器的触发模式，使波形图显示正常。

4.观察和分析波形，进行相应的测量和分析。

声速测量实验报告一、实验目的1.了解并掌握测量声速的原理和方法。

2.掌握测量仪器的使用方法。

3.了解如何利用实验和数据处理方法准确地测量声速。

二、实验器材1.示波器2.声源3.接收器4.测量仪器5.计算机三、实验步骤1.将声源和接收器分别放置于固定距离的两个位置，并打开实验仪器测量声波传播的时间差。

2.将测量得到的时间差带入公式中，计算出声速的实际值。

3.将实验数据输入计算机进行处理和分析。

四、实验结果与误差分析1.经过多次实验和计算，得到的声速实际值为345m/s，与标准值相差不大，误差范围在正负3%以内。

2.实验过程中受到的误差主要来自于仪器误差和实验操作误差。

在实际测量中需要尽可能减小这些误差。

五、结论本次实验采用了简单的测量方法和仪器，准确地测量了声速的实际值。

实验结果与标准值相差不大，证明了实验方法的有效性和可靠性。

六、参考文献无。

声速测量实验预习报告实验报告是在预习报告的基础上再加写部分内容, 二者合二为一构成一份完整的实验报告。

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声速测量实验预习报告拍篇一一:实验目的1. 用极值法和位相法测量空气中的声速2. 掌握用电声换能器进行电声转换的测量方法3. 学会用逐差法处理实验数据4. 进一步学习示波器的应用二:实验仪器SV6型超声速测量组合仪,SV5型声速测定专用信号源,双踪示波器三:实验内容及数据记录1. 确定仪器组最佳工作频率f2. 将测试方法设置到连续方式,观察示波器,移动S2找出接受波形的最大值，记录幅度为最大值时的距离;记下S2位置x0,调节S2，逐次记下振幅最大的x1，x2……x12共12个点，2xi1xi，用逐差法处理12个数据即可得到接受波长，而声速v f，得到声速v。

3. 相位法：接受波接“CH1”，发射波接“CH2”，设置为“x-y”方式。

适当调节示波器，出现李萨茹图。

转动鼓轮，使波形成一斜线，记下S2位置xi，再向相同方向移动S2，直至变化成同一斜线，记下S2位置xi1，则i xi1xi，多次测定取其平均值即可得到波长：实验前t1= ℃试验后t2= ℃声速测量实验预习报告拍篇二实验原理声波的传播速度v与声波频率f和波长的关系为：fv可见，只要测出声波的频率f和波长，即可求出声速。

f可由声源的振动频率得到，因此，实验的关键就是如何测定声波波长。

根据超声波的特点，实验中可以采用几种不同的方法测出超声波的波长：1. 驻波法(共振干涉法)实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上，超声发射换能器通过电声转换，将电压信号变为超声波，以超声波形式发射出去。

接收换能器通过声电转换，将声波信号变为电压信号后，送入示波器观察。

由声波传播理论可知，从发射换能器发出一定频率的平面声波，经过空气传播，到达接收换能器。

如果接收面和发射面严格平行，即入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射波相互干涉形成驻波。

声速实验报告一、实验目的1、了解测量声速的基本原理和方法。

2、学习使用示波器和信号发生器进行实验测量。

3、通过实验数据处理，提高分析和解决问题的能力。

二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度。

在本次实验中，我们利用声波的共振现象来测量声速。

当声源的频率与声波在管中的驻波频率相匹配时，会产生共振现象。

驻波是由入射波和反射波叠加形成的，在管中会形成一系列的波腹和波节。

根据驻波的原理，相邻两个波腹（或波节）之间的距离为半个波长。

我们通过测量管中出现共振时的长度，结合声源的频率，就可以计算出声速。

声速的计算公式为：＄v ＝fλ$，其中$v$表示声速，＄f$表示声源的频率，＄λ$表示波长。

三、实验仪器1、示波器：用于观察和测量电信号的波形和频率。

2、信号发生器：产生特定频率的电信号，驱动声源发声。

3、共鸣管：用于形成驻波。

4、游标卡尺：测量共鸣管的长度。

四、实验步骤1、连接实验仪器将信号发生器的输出端连接到共鸣管的声源输入端，将示波器的两个通道分别连接到信号发生器的输出端和共鸣管的接收端。

2、调节信号发生器打开信号发生器，调节输出信号的频率，从小到大逐渐变化，同时观察示波器上的波形。

3、寻找共振频率当示波器上显示的波形幅度达到最大时，此时信号发生器的输出频率即为共鸣管的共振频率。

记录下此时的频率值$f$。

4、测量共鸣管长度使用游标卡尺测量共鸣管在共振状态下，从声源端到第一个波腹位置的长度$l_1$，以及从声源端到第二个波腹位置的长度$l_2$。

5、重复实验改变信号发生器的频率，重复上述步骤，进行多次测量，以提高测量的准确性。

五、实验数据记录与处理｜实验次数｜共振频率$f$（Hz）｜＄l_1$（mm）｜＄l_2$（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜根据测量数据，计算波长$λ$：＄λ ＝ 2(l_2 l_1)＄然后，利用声速的计算公式$v ＝fλ$，计算出声速$v$。

实验报告院（系）名称班别姓名专业名称学号实验课程名称普通物理实验实验项目名称示波器的调整与使用实验时间20 年1 月日时至时实验地点实验指导老师签名一、实验目的：1．了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。

2．学会使用信号发生器。

3．学会正确使用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。

4．声速测量二、实验原理简述：示波器是利用电场改变电子运动轨迹来反映电压的瞬变过程，是显示二维图像的仪器。

二维图像在数学上要两个坐标Y和X来描述。

示波器上的二维图像要两个电场即Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来形成。

对于一个电压信号V=F(t)的二维函数，需要两个坐标即V和t来描述。

数学上的绘图是简单的，示波器显示二维图形是把电压V=F(t)“加在”Y偏转上形成Y电场，影响电子Y向上的运动轨迹或位移。

这就反映出V值。

(如果V=F(t)是非常缓慢地变化，Y向上电子的运动轨迹如何)。

但是这没有描绘出V=F(t)的二维图形，t没有表达出来，如何表达t呢？时间是不能“加在”X偏转上的，只能把时间概念“转到”电压概念上才行。

若V=Kt线性关系成立，就把时间“转到”电压了，但随t的增加电压会很大，同时会超出显示屏幕，不可实现。

最后选择锯齿波来兼顾而实现。

当把V=Kt “加在”X偏转上形成X电场，与Y电场共同影响电子轨迹(正交迭加)来描述V=F(t)。

V=F(t)和V=Kt实际上是两个完全不相干电压信号，它们的时间t也是不相干的，为了建立联系，示波器为此设置了辅助功能触发同步系统。

总之，围绕二维图形的建立，示波器面板设置了垂直Y向调整功能，水平X向(扫描)调整功能，辅助功能触发同步系统三大区域。

按三大功能区域熟悉各按钮功能，就显得简单易懂易记1、驻波法测波长f=37kHz次数 1 2 3 4 5 6L i (mm) 51.945 56.648 61.328 66.088 70.818 75.581次数 6 7 8 9 10 11L i+6(mm) 80.190 85.210 89.550 94.442 99.059 103.910△L i+6-L i28.245 28.562 28.222 28.354 28.241 28.329=28.3255mm=349.3m/s误差：（349.3-350）/350=0.2%2、相位法测波长：v t=347.45m/s测量次数i 共振次数n L i（cm）L i+1（cm）L i+1- L i（cm）1 0 5.6892 6.1401 0.45092 1 6.6192 7.1041 0.48493 2 7.5736 8.0618 0.4882平均值0.4747f=36.9kHz λ=2×0.4747=0.9494cm=9.494mmv=λf=36.9×9.494=350.33m/s误差=（350-347.45）/350×100％=0.82％五、实验数据分析1、经过多次试验，所得实验数据误差比较小。