驻波法测量频率的误差分析

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、学习使用驻波法和相位比较法测量声速。

3、掌握示波器和信号发生器的使用方法。

二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，在入射波和反射波相遇处会形成驻波。

驻波的相邻波腹（或波节）之间的距离为半波长。

通过测量相邻两个波腹（或波节）之间的距离，就可以计算出声波的波长。

已知声波的频率，由公式＄v ＝fλ$ （其中＄v$ 为声速，＄f$ 为频率，＄λ$ 为波长）即可求出声速。

2、相位比较法当发射波和接收波之间存在相位差时，通过示波器可以观察到李萨如图形。

改变接收端的位置，使相位差发生变化。

当相位差变化一个周期，即李萨如图形从直线变为椭圆再变回直线时，接收端移动的距离等于一个波长。

三、实验仪器1、声速测量仪2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法连接实验仪器，将信号发生器的输出端连接到声速测量仪的发射端，将示波器的 CH1 通道连接到声速测量仪的接收端。

调节信号发生器的频率，使其在声速测量仪的谐振频率附近，观察示波器上的波形，找到最大振幅对应的频率，即为谐振频率。

缓慢移动声速测量仪的接收端，观察示波器上驻波的形成，记录相邻两个波腹（或波节）之间的距离。

重复测量多次，取平均值计算波长，进而求出声速。

2、相位比较法连接实验仪器，将信号发生器的输出端同时连接到示波器的 CH1和 CH2 通道，将声速测量仪的接收端连接到示波器的 CH2 通道。

调节信号发生器的频率为声速测量仪的谐振频率。

缓慢移动声速测量仪的接收端，观察示波器上的李萨如图形，记录李萨如图形变化一个周期时接收端移动的距离。

重复测量多次，取平均值计算波长，求出声速。

五、实验数据1、驻波法测量数据｜测量次数|相邻波腹（或波节）距离（mm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|2、相位比较法测量数据｜测量次数|李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离（mm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|六、数据处理1、驻波法计算相邻波腹（或波节）距离的平均值：＄＼overline{d} ＝＼frac{d_1 ＋ d_2 ＋ d_3 ＋ d_4 ＋ d_5}｛5}＄波长：＄λ ＝ 2\overline{d}＄声速：＄v ＝fλ$ （其中＄f$ 为谐振频率）2、相位比较法计算李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离的平均值：＄＼overline{D} ＝＼frac{D_1 ＋ D_2 ＋ D_3 ＋ D_4 ＋ D_5}｛5}＄波长：＄λ ＝＼overline{D}＄声速：＄v ＝fλ$ （其中＄f$ 为谐振频率）七、误差分析1、系统误差仪器本身的精度限制，如声速测量仪的刻度误差、示波器的测量误差等。

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。

驻波法测声速实验报告一、实验目的本实验旨在通过驻波法测量声速，熟悉实验室基本仪器的使用方法，加强对波动现象和声学基础知识的理解。

二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度，一般用v表示。

在理想情况下，驻波是由两个相向传播的波叠加而成，即一个向左传播，一个向右传播。

在声学实验中，驻波是由声波在两端固定的管道内反射叠加而成。

当管道两端反射的声波相遇时，形成了固定的干涉图案，称为驻波。

在驻波中，声压的最大值和最小值分别出现在管道两端和中央位置。

当管道内的声波频率恰好使得两端反射的声波相遇时，就形成了驻波，此时管道内的声波波长是管道长度的整数倍，即λ=nL。

根据驻波的特点，我们可以通过测量管道长度L和驻波中的波长λ来计算出声速v。

具体计算公式为v=λf，其中f是驻波的频率。

三、实验步骤1.将管道固定在实验台上，并通过电源连接信号发生器。

2.调节信号发生器的频率，使得在管道中形成驻波。

3.在驻波中，测量管道长度L和驻波中的波长λ。

4.根据公式v=λf计算声速v。

5.重复上述步骤，取多组数据，并计算平均值。

四、实验结果与分析我们在实验中取了三组数据，分别是：第一组：L=0.92m，λ=2L，f=345Hz，v=633.6m/s；第二组：L=1.84m，λ=2L，f=172.5Hz，v=633.6m/s；第三组：L=3.48m，λ=2L，f=91.4Hz，v=633.6m/s。

通过对数据的分析，我们可以发现，不同的管道长度对驻波频率的影响并不大，驻波频率主要由信号发生器的频率决定。

我们还发现，三组数据计算出的声速都非常接近，说明实验的数据准确性较高。

五、实验误差分析在实验中，由于仪器的精度限制以及实验操作的不精确性，我们无法完全避免误差的出现。

主要误差来源有以下几个方面：1.管道长度的测量误差。

2.驻波中波长的测量误差。

3.驻波频率的测量误差。

4.信号发生器频率的精度误差。

针对这些误差，我们可以通过多次重复实验来减小误差的影响，并对实验数据进行适当的处理和统计分析，提高实验数据的准确性。

实验名称:声速的测量实验目的:了解超声波的产生、发射和接收的方法，用干涉法（驻波法）和相位法测量声速。

实验原理：（一）为什么选择超声波进行测量。

在弹性介质中，频率从20Hz到20kHz的振动所激起的机械波称为声波，高于20kHz，称为超声波，超声波的频率范围在2×104Hz-5×108Hz之间。

超声波的传播速度，就是声波的传播速度。

超声波具有波长短，易于定向发射等优点，在超声波段进行声速测量比较方便。

实验装置由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。

本实验通过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。

下图是超声波测声速实验装置图。

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，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=λπx ft A y 2cos 1⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λπx ft Acod y 22叠加后合成波为：()()y = 2Acos 2X/cos 2ft πλπ当X =n /2 λ±时y = 2Acos2X / =1πλ±称为波腹 当()X =2n+1/4 λ±时()cos 2X/0πλ=，称为波节因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn 、Xn-1即可得波长。

2）相位法测波长从换能器S 1发出的超声波到达接收器S 2，所以在同一时刻S 1与S 2处的波有一相位差：= 2x/其中是波长，x 为S 1和S 2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。

实验步骤1检查仪器2调节超声发生器，使发射平面与游标垂直3调节超声接收器，使接收面与发射面平行4连接函数发生器与超声发射器，连接超声接收器与示波器5调节函数发生器的频率，使示波器上的简谐波产生最大振幅，即发生谐振。

声速的测量实验报告误差分析在物理学实验中，声速的测量是一个常见且重要的实验。

然而，在实际操作中，由于各种因素的影响，测量结果往往会存在一定的误差。

为了提高实验的准确性和可靠性，对误差进行深入分析是必不可少的。

一、实验原理与方法本次实验采用的是驻波法测量声速。

其原理是利用扬声器发出的平面声波在空气中传播，当遇到反射面时会形成反射波。

入射波与反射波相互叠加，在特定条件下会形成驻波。

通过测量驻波相邻波节或波腹之间的距离，结合声波的频率，就可以计算出声速。

实验中，我们使用了信号发生器产生一定频率的正弦电信号，驱动扬声器发出声波。

同时，利用示波器观察接收端的信号，通过移动接收端的位置，找到驻波的波节或波腹位置，并进行测量。

二、误差来源分析1、仪器误差（1）信号发生器的频率误差：信号发生器输出的正弦电信号频率可能存在一定的偏差，这会直接影响到声速的计算结果。

（2）示波器的测量误差：示波器在测量电压、时间等参数时，也会存在一定的误差，从而影响对驻波位置的判断和测量。

（3）测量工具的精度限制：例如尺子、游标卡尺等用于测量距离的工具，其本身的精度有限，可能导致测量结果的不准确。

2、环境误差（1）温度的影响：声速与温度密切相关，温度的变化会导致空气的密度和弹性模量发生改变，从而影响声速的大小。

在实验过程中，如果环境温度不稳定或者没有进行准确的温度测量和修正，就会引入误差。

（2）湿度的影响：空气的湿度也会对声速产生一定的影响。

较高的湿度会使空气的密度增加，从而导致声速变慢。

（3）气流和噪声的干扰：实验环境中的气流流动以及外界噪声可能会干扰声波的传播，导致测量结果的不稳定。

3、操作误差（1）扬声器和接收端的位置调整不准确：在实验中，扬声器和接收端的位置需要精确调整，以确保形成良好的驻波。

如果位置调整不当，可能会导致驻波的不明显或者测量结果的偏差。

（2）读数误差：在读取测量工具上的数值时，由于人的视觉误差或者读数方法不正确，可能会导致读数不准确。

水中声速测量实验报告【篇一：实验报告声速的测定】实验报告声速的测定-驻波法测声速2013301020142吴雨桥13级弘毅班物理科学与技术学院本实验利用超声波采用驻波法来测定空气中的声速。

【实验目的】(1)学会用驻波法测定空气中的声速。

(2)了解压电换能器的功能，熟悉低频信号发生器和示波器的使用。

(3)掌握用逐差法处理实验数据。

【实验器材】声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏表、示波器、屏蔽导线。

【仪器介绍】声波驻波仪如图所示，在量程为50cm的游标尺的量爪上，相向安置两个固有频率相同的压电换能器。

移动游标及借助其微动装置就可精密地调节两换能器之间的距离l。

压电换能器是实现声波（机械振动）和电信号相互转换的装置，它的主要部件是压电陶瓷换能片。

当输给一个电信号时，换能器便按电信号的频率做机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波。

当它受到机械振动后，又会将机械振动转换为电信号。

压电换能器s1作为平面声波发射器，电信号由低频信号发生器供给，电信号的频率读数由数字频率计读出；压电换能器s2作为声波信号的接收器被固定于游标尺的附尺上，转换的电信号由毫伏表指示。

为了在两换能器的端面间形成驻波，两端面必须严格平行。

【实验原理】两列振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，它不受两个波源之间距离等条件的限制。

驻波的强度和稳定性因具体条件的不同有很大差异。

只有当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，驻波振幅才达到最大值，该现象称为驻波共振。

t 等于任一温度时，声波在理想气体中的传播速度为v=v0 1+??273.15式中v0=331.45m???1，它为0℃时的声速，t为摄氏温度。

由上式可以计算出t等于任意温度时，声波在理想气体中的传播速度。

【实验内容】(1)仪器接线柱连接。

用屏蔽导线将压电换能器s1的输入接线柱与低频信号发生器的输出接线柱连接，用屏蔽导线将压电换能器s2的输出接线柱与毫伏表的输入接线柱连接，再将低频信号发生器的输出端与数字频率计的输入端相连。

大学物理实验声速测量实验报告一、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、培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，会在介质的界面上产生反射。

当声源和接收器之间的距离恰好等于半波长的整数倍时，会形成驻波。

驻波的特点是在某些位置上，介质的振动幅度最大，称为波腹；在另一些位置上，介质的振动幅度为零，称为波节。

相邻两个波腹或波节之间的距离等于半波长。

通过测量相邻两个波腹或波节之间的距离，就可以计算出声波的波长，进而计算出声速。

2、相位法声源发出的声波经过一定距离的传播后，到达接收器。

由于声波的传播需要时间，所以接收器接收到的声波与声源发出的声波之间存在相位差。

通过测量相位差，并结合声波的频率和传播距离，可以计算出声速。

三、实验仪器1、示波器用于观察声波的波形和相位差。

2、信号发生器产生一定频率的正弦波信号作为声源。

3、超声实验装置包括发射器和接收器，用于发射和接收声波。

4、游标卡尺测量发射器和接收器之间的距离。

四、实验步骤1、驻波法按照实验装置图连接好仪器，将信号发生器的输出频率调整到一定值，例如 35kHz。

缓慢移动接收器，观察示波器上的波形，当出现驻波时，记录下相邻两个波腹或波节之间的距离。

改变信号发生器的输出频率，重复上述步骤，测量多组数据。

2、相位法连接好仪器，将信号发生器的输出频率调整到一定值，例如35kHz。

观察示波器上两个通道的波形，通过调节示波器的相位旋钮，使两个波形的相位差为零。

缓慢移动接收器，记录下相位差再次为零时接收器移动的距离。

改变信号发生器的输出频率，重复上述步骤，测量多组数据。

五、实验数据记录与处理1、驻波法实验数据记录表格｜频率（kHz）｜相邻波腹（节）距离（mm）｜波长（mm）｜声速（m/s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜35 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜40 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜45 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜计算波长和声速：根据相邻波腹（节）距离计算波长，波长等于相邻波腹（节）距离的两倍。

声速测量实验报告一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。

2、学习使用驻波法和相位法测量声速。

3、加深对波动理论的理解，提高实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时，会形成驻波。

当声源与接收器之间的距离满足一定条件时，会在两者之间形成稳定的驻波。

驻波相邻两波节或波腹之间的距离为半波长的整数倍。

通过测量相邻两个波节（或波腹）之间的距离，就可以计算出声波的波长。

声速等于波长乘以频率，已知声源的频率，就可以求出声速。

2、相位法利用示波器显示声源和接收器处声波的相位差。

当声源和接收器之间的距离改变一个波长时，相位差变化2π。

通过测量相位差的变化和移动的距离，就可以计算出声波的波长，进而求出声速。

三、实验仪器1、声速测量仪：包括声源、接收器、游标卡尺等。

2、示波器。

3、信号发生器。

四、实验步骤1、驻波法测量声速连接好实验仪器，将声源和接收器固定在导轨上。

调节信号发生器的频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。

缓慢移动接收器，观察示波器上波形的变化，找到相邻的波节或波腹位置，记录游标卡尺的读数。

重复测量多次，计算波长和声速。

2、相位法测量声速按照实验装置图连接好仪器，将信号发生器的输出信号同时接入示波器的 X 轴和 Y 轴。

调节信号发生器的频率，使示波器上显示出李萨如图形。

缓慢移动接收器，观察李萨如图形的变化，当图形从直线变为椭圆再变回直线时，记录接收器移动的距离。

重复测量多次，计算波长和声速。

五、实验数据及处理1、驻波法测量数据｜测量次数｜相邻波节（或波腹）位置（mm）｜距离差（mm）｜波长（mm）｜声速（m/s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 2 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 3 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 4 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 5 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜计算波长和平均波长：波长计算公式：λ ＝ 2×距离差平均波长：λ_avg ＝（λ1 ＋λ2 ＋λ3 ＋λ4 ＋λ5）／ 5声速计算公式：v ＝λ_avg×f （f 为声源频率）2、相位法测量数据｜测量次数｜接收器移动距离（mm）｜波长（mm）｜声速（m/s）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 2 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 3 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 4 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 5 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜计算波长和平均波长：波长计算公式：λ ＝ 2×移动距离平均波长：λ_avg ＝（λ1 ＋λ2 ＋λ3 ＋λ4 ＋λ5）／ 5声速计算公式：v ＝λ_avg×f （f 为声源频率）3、误差分析测量仪器的精度误差，如游标卡尺的读数误差。

一、实验目的1. 深入理解驻波及振动合成等理论知识；2. 掌握用驻波法测定超声波在媒介中的传播速度；3. 了解压电换能器的工作原理；4. 进一步熟悉示波器等仪器的使用。

二、实验原理驻波法测量声速是基于驻波的形成原理。

当超声波在两种介质的界面发生反射时，反射波与入射波叠加形成驻波。

驻波的波节和波腹位置固定，波节间的距离等于声波波长的一半。

通过测量波节间的距离，可以计算出声波的波长，进而求出声速。

实验原理公式如下：声速 v = 波长λ × 频率 f三、实验仪器1. 超声波发生器：产生频率可调的超声波；2. 压电换能器：发射和接收超声波；3. 示波器：显示超声波信号；4. 秒表：测量时间；5. 水平仪：确保实验装置水平；6. 米尺：测量距离；7. 水平仪：确保实验装置水平；8. 软管：连接超声波发生器和压电换能器。

四、实验步骤1. 将超声波发生器连接到压电换能器，确保两者连接良好；2. 将压电换能器浸入水中，调整水平仪，确保压电换能器水平；3. 打开超声波发生器，调节频率，使超声波在水中传播；4. 使用示波器观察超声波信号，找到波节位置；5. 使用米尺测量波节间的距离，记录数据；6. 重复步骤3-5，改变频率，记录不同频率下的波节距离；7. 根据公式v = λ × f，计算不同频率下的声速；8. 分析实验数据，得出结论。

五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了不同频率下的声速数据；2. 分析实验数据，可以发现声速与频率之间的关系；3. 与理论值进行对比，发现实验结果与理论值基本吻合；4. 实验过程中，我们发现以下因素可能影响实验结果：a. 水温：水温的变化会影响声速，实验过程中应尽量保持水温稳定；b. 水质：水质的好坏会影响超声波的传播，实验过程中应确保水质清洁；c. 仪器精度：实验仪器的精度会影响实验结果，实验过程中应确保仪器精度。

六、结论1. 通过本次实验，我们掌握了驻波法测量声速的原理和方法；2. 实验结果表明，声速与频率之间存在一定关系，符合理论预期；3. 实验过程中，我们注意到了影响实验结果的因素，为今后类似实验提供了参考。