超声波测声速实验报告

超声声速的测量实验报告超声声速的测量实验报告引言：超声声速是指超声波在介质中传播的速度，是超声波技术中非常重要的参数之一。

测量超声声速的方法有多种，本实验将采用经典的迈克尔逊干涉法来测量超声声速。

实验目的：通过迈克尔逊干涉法测量超声声速，了解超声波在介质中传播的特性。

实验原理：迈克尔逊干涉法是一种利用干涉现象测量长度或波长的方法。

实验中，将超声波传播介质分为两条路径，一条为参考光路，另一条为测量光路。

当两条光路的光程差为波长的整数倍时，会产生干涉现象。

通过改变测量光路的长度，可以观察到干涉条纹的变化，从而计算出超声波的声速。

实验装置：1. 迈克尔逊干涉仪：包括光源、分束器、反射镜、半反射镜等组件。

2. 超声波发生器：用于产生超声波信号。

实验步骤：1. 将迈克尔逊干涉仪的光源打开，调整使得光束尽可能平行。

2. 将超声波发生器的超声波信号输入到测量光路中。

3. 调整测量光路的长度，观察干涉条纹的变化。

4. 当干涉条纹达到最大对比度时，记录下此时的测量光路长度。

5. 重复步骤3和步骤4，记录不同测量光路长度下的干涉条纹情况。

数据处理：根据实验记录的不同测量光路长度下的干涉条纹情况，可以得到一组数据。

利用这组数据，我们可以计算出超声波的声速。

实验结果：根据实验数据处理的结果，我们得到了超声波在测量介质中的声速为XXX m/s。

讨论：在本实验中，我们采用了迈克尔逊干涉法来测量超声声速。

这种方法的优点是测量精度高，可以得到较为准确的结果。

然而，实验中也存在一些误差来源，例如光源的稳定性、光束的平行度等。

为了提高实验的准确性，我们可以采取一些措施，如使用更稳定的光源、调整光路使光束更加平行等。

结论：通过本实验，我们成功地利用迈克尔逊干涉法测量了超声声速，并得到了较为准确的结果。

实验结果对于超声波技术的应用具有重要意义，为相关领域的研究和应用提供了基础数据。

总结：本实验通过迈克尔逊干涉法测量超声声速，深入了解了超声波在介质中传播的特性。

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。

测量声速的实验报告声速测定实验数据处理测量声速（实验报告）实验目的：1）探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。

2）学习、掌握空气中声速的测量方法3）了解、实践液体、固体中的声速测量方法。

4）三种声速测量方法作初步的比较研究。

实验仪器:1）超声波发射器2）超声波探测器3）平移与位置显示部件。

4）信号发生器：5）示波器实验原理：1)空气中：a.在理想气体中声波的传播速度为v（式中 cpcV（1）称为质量热容比，也称“比热[容]比”，它是气体的质量定压热容cp与质量定容热容cV的比值；M 是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(1±1.7×10-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。

）标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.966 10-3kg/mol b.在标准状态下(T0 273.15K,p 101.3 kPa)，干燥空气中的声速为v0=331.5m/s。

在室温t℃下，干燥空气中的声速为v v0（2）（T0＝273.15K）c.然而实际空气总会有一些水蒸气。

当空气中的相对湿度为r时，若气温为t℃时饱和蒸气压为pS，则水汽分压为rps。

经过对空气平均摩尔质量M 和质量热容比 的修正，在温度为t、相对湿度为r的空气中，声速为（在北京大气压可近似取p 101kPa；相对湿度r可从干湿温度计上读出。

温度t℃时的饱和水汽压ps可用lgps 10.2861780237.3trp v 331s 16m s （3）计算）d.式(3)的计算结果与实际的超声声速真值可能有一定偏差。

引起偏差的原因有：~状态参量的测量误差~理想气体理论公式的近似性~实际超声声速还与频率有关的声“色散”现象等。

实验方法：A. 脉冲法：利用声波传播时间与传播距离计算声速实验中用脉冲法测量，具体测量从脉冲声源(声发射器)到声探测器之间的传播时间tSD和距离lSD，进而算出声速v (实验中声源与探测器之间基本是同一被测煤质)lSDv tSDB. 利用声速与频率、波长的关系测量（要求声发射器的直径显著大于波长、声探测器的的直径小于波长(反射很少)）测波长的方法有B-1 行波近似下的相位比较法B-2 驻波假设下的振幅极值法B-3 发射器与探测器间距一定时的变频测量法实验步骤：1）用行波近似下的相位比较法测量空气中的声速a. 正确接线将信号发生器的输出连接到声速仪的超声发射器信号的输入端的T型三通接头上，三通的另一个借口用导线连到示波器的一个输入端。

液体中超声波声速的测定人耳能听到的声波，其频率在16Hz 到20kHz 范围内。

超过20Hz 的机械波称为超声波。

光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。

利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。

一、实验目的1． 了解超声波的产生方法及超声光栅的原理 2． 测定超声波在液体中的传播速度 二、实验仪器分光计，超声光栅盒，钠光灯，数字频率计，高频振荡器。

三、实验原理将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。

把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波， 如图1a)所示。

由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。

若用N 0表示介质的平均折射率，t 时刻折射率的空间分布为()()y K t N N t y N s s -∆+=ωcos ,0式中ΔN 是折射率的变化幅度；ωs 是超声波的波角频率；K s 是超声波的波数，它与超声波波长λs 的关系为K s =2π/λs 。

图1b 是某一时刻折射率的分布，这种分布状态将随时以超声波的速度v s 向前推进。

图1 密度和折射率呈周期分布如果在超声波前进的方向上垂直放置一表面光滑的金属反射器，那么，到达反射器表面的超声波将被反射而沿反向传播。

适当调节反射器与波源之间的距离则可获得一共振驻波（纵驻波）。

设前进波与反射波分别沿y 轴正方向传播，它们的表达式为()y K t A s s -=ωξcos 1()y K t A s s +=ωξcos 2其合成波为()()y K t A y K t A s s s s +=+-=+=ωξωξξξcos cos 121利用三角关系可以求出t y K A s s ωξcos cos 2=此式就是驻波的表达式。

超声声速测量实验报告实验目的：通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。

实验原理：超声波是指频率高于人耳能听到的最高频率20kHz 的声波。

在实验中，可以用超声波测量仪测量超声波在不同介质中传播的时间，通过已知距离除以时间，可以得到声速。

实验装置：超声波发生器、超声波接收器、示波器、计时器、测量尺。

实验步骤：1. 将超声波发生器和超声波接收器连接到示波器上，并将示波器调节到合适的显示范围。

2. 使用测量尺测量超声波在空气中的传播距离，并记录下来。

3. 打开超声波发生器和接收器的电源开关，并调节超声波频率和强度。

4. 用计时器测量超声波从发生器发出到接收器接收到的时间，并记录下来。

5. 将超声波发生器和接收器放入水中，重复步骤2-4，分别测量超声波在水中的传播距离和时间。

6. 用已知的距离除以测得的时间，即可得到声速。

实验数据记录：- 空气中传播距离：30cm- 空气中传播时间：2.5ms- 水中传播距离：30cm- 水中传播时间：1.5ms实验结果计算：- 空气中声速 = 空气中传播距离 / 空气中传播时间- 水中声速 = 水中传播距离 / 水中传播时间实验结果分析：通过计算，得到空气中声速和水中声速的数值，可以发现水中声速比空气中声速要大。

这是因为声速与介质的密度和弹性有关，水的密度比空气大，所以声速也相应增加。

实验误差和改进：1. 计时器的误差：计时器的精度可能会带来一定的误差，可以尝试使用更精确的计时器进行测量。

2. 超声波的发射角度：超声波的传播方向可能会受到发射角度的影响，应尽量保证超声波直线传播。

3. 环境因素的干扰：实验室中可能存在其它声音的干扰，可以选择较为安静的环境进行实验。

实验总结：通过超声声速测量实验，我们可以通过测量超声波在介质中传播的时间，计算出声速。

这个实验可以帮助我们了解声波在不同介质中的传播特性，以及介质对声速的影响。

同时，实验中应注意排除干扰因素，保证实验结果的准确性。

⼤学物理实验声速测量实验报告声速测量⼀、实验项⽬名称：声速测量⼆、实验⽬的1.学会测量超声波在空⽓中的传播速度的⽅法2.理解驻波和振动合成理论3.学会逐差法进⾏数据处理4.了解压电换能器的功能和培养综合使⽤仪器的能⼒三、实验原理声波的传播速度与声波频率和波长的关系为：可见，只要测出声波的频率和波长，即可求出声速。

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）如右图所⽰，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。

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。

此时，两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。

在声驻波中，波腹处声压（空⽓中由于声扰动⽽引起的超出静态⼤⽓压强的那部分压强）最⼩，⽽波节处声压最⼤。

当接收换能器的反射界⾯处为波节时，声压效应最⼤，经接收器转换成电信号后从⽰波器上观察到的电压信号幅值也是极⼤值，所以可从接收换能器端⾯声压的变化来判断超声波驻波是否形成。

移动卡尺游标，改变两只换能器端⾯的距离，在⼀系列特定的距v f fv λ=f λf离上，媒质中将出现稳定的驻波共振现象，此时，两换能器间的距离等于半波长的整数倍，只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化，记录下相邻两次出现最⼤电压数值时（即接收器位于波节处）卡尺的读数（两读数之差的绝对值等于半波长），则根据公式：就可算出超声波在空⽓中的传播速度，其中超声波的频率可由信号发⽣器直接读得。

2.相位⽐较法实验接线如下图所⽰。

波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。

一、实验目的1. 掌握测量超声波在空气中传播速度的方法。

2. 理解驻波和振动合成理论。

3. 学会逐差法进行数据处理。

4. 了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力。

二、实验原理1. 声波在空气中的传播速度：在标准状态下，干燥空气中的声速为v₀ = 331.5 m/s，温度T = 273.15 K。

室温t时，干燥空气的声速v可以表示为：v = v₀ √(T/t)其中，T为绝对温度，t为室温。

2. 测量声速的实验方法：利用压电换能器产生和接收超声波，通过测量超声波的频率f和波长λ，可以计算声速v：v = f λ其中，频率f由声源振动频率得到，波长λ可以通过相位法测得。

3. 相位法：当超声波发生器发出的声波是平面波时，当接收器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的相位。

沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器的激励电信号同相。

继续移动接收器，直到找到的信号再一次与发射器的激励电信号同相时，移过的这段距离就等于声波的波长。

三、实验仪器1. 函数信号发生器一台2. 超声波发射器一台3. 超声波接收器一台4. 双踪示波器一台5. 压电陶瓷换能器两台6. 同轴电缆若干7. 温度计一台8. 卷尺一把四、实验步骤1. 将函数信号发生器的输出与超声波发射器的输入端及示波器的通道1相连；超声波接收器的输出端和示波器的通道2相连。

2. 将压电陶瓷换能器安装在支架上，使其相对位置固定。

3. 调整函数信号发生器的输出频率，使其在超声波发射器的工作频率范围内。

4. 使用示波器观察发射器和接收器信号的波形，并调整接收器位置，使接收到的信号与发射器的激励电信号同相。

5. 记录此时接收器与发射器之间的距离，即为声波的波长λ。

6. 重复步骤4和5，记录多组数据。

7. 利用逐差法对实验数据进行处理，计算声速v。

五、实验结果1. 测量得到的声波波长λ的平均值为λ = 0.0200 m。

2. 利用公式v = f λ计算得到的声速v的平均值为v = 402.0 m/s。

用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度超声波测声速实验报告用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度【目的要求】1. 进一步熟悉信号发生器和示波器的使用；2. 了解超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解；3. 用相位法和共振法测定超声波在空气中的传播速度。

【引言】声音是由于声源的振动而产生的，它通过周围弹性媒质的振动向外传播而形成声波(纵波)。

声波的波长、强度、传播速度等是声波的重要性质，其中声速的测量在实际应用中有着十分重要的意义。

声速可以利用它与频率和波长之间的关系( )来测量，其中波长的测量是解决问题的关键。

既然声音是以波的形式传播，就有可能利用驻波法测定其波长，进而确定其波速。

其中共鸣管就是测定声音在空气中传播速度的一种装置。

频率在之间的声波称为超声波，它具有波长短、能定向传播等优点。

超声波在测距、定位、测液体流速、测材料弹性模量以及测量气体温度瞬间变化等方面有着广泛的应用。

本实验还将利用声速测量仪测定超声波在空气中的传播速度，通过本实验可以进一步了解声波在空气中传播速度与气体状态参量的关系以及超声波产生和接收的原理，加深对相位概念的理解等。

【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：(11.1) 可见，只要测出声波的频率和波长，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．相位法：波是振动状态的传播，也可以说相位的传播。

沿传播方向上的任何两点，如果其振动状态相同(同相)或者说其相位差为的整数倍，这时两点间的距离应等于波长的整数倍，即：(11.2)利用式(11.2) 可精确地测量波长。

由于发射器发出的是近似于平面波的声波(图11-5),当接收器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的相位。

沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射器激励信号同相。

关于超声声速的测定实验报告张浩波机械二班100104254摘要：声波是一种能在气体、液体和固体中传播的弹性机械波。

频率低于20Hz的声波称为次生波，频率在20~20000Hz 的称为可闻波，而超过20000Hz 的机械波称为超声波。

超声波比光的波长长比普通电磁波波长短，比X 射线容易在物质内部传播。

超声波的波长短，易于定向发射等特点，使它应用非常广泛，如超声探伤、超声诊断、超声测厚、超声碎石、超声处理等。

在同一媒介中，声速基本与频率无关。

在普通的室温变化下，实验的结果于理论值之间的差距也不会相差太多，所以温度不需要考虑太多。

关键字：声速超声波示波器共振干涉英文译文：An acoustic wave is in the gas, liquid and solid in the propagation of the elastic mechanical wave. Frequencies below 20Hz wave called the secondary wave, at a frequency of 20 ~ 20000Hz is said to be Wen Bo, and more than 20000Hz mechanical waves called ultrasonic. Ultrasonic than the wavelength of the light wave length longer than the ordinary, easy material than X rays in internal communication. The length of the ultrasonic waves, easy directional emission characteristics, making it very wide application, such as ultrasonic flaw detection, ultrasonic diagnosis, ultrasonic thickness measurement, ultrasonic lithotripsy, ultrasonic treatment. In the same，medium, velocity and frequency independent basic.In an ordinary roomtemperature change, the experiment results in the theoretical value of the gap between did not differ too much, so the temperature does not need to think too much.引言：在医学上可用于超声波的诊断、超声治疗等；在工业中可用于超声检测、超声加工、超声处理等；声速的科研领域中也得到越来越多的应用。

大学物理实验声速测量实验报告(1)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过测量声波的传播时间和距离，计算出空气中的声速，并且借此掌握声波在介质中传播的相关知识和技能。

二、实验原理声波的传播速度与介质密度、压强以及温度有关。

本实验中，通过一段已知长度的玻璃耳管和可以发出超声波的脉冲发生器，将脉冲信号通过耳管传输到另一端，在经过接收装置后产生回响信号，并自动停止脉冲发生，记录下声波传播的时间t。

同时，测量被测介质温度以及用光学仪器测量出耳管长度L，即可利用以下公式计算出声速v：v=2L/t三、实验仪器超声波发生器、玻璃耳管、声波接收器、计时器、光学仪器、温度计等。

四、实验步骤1.将玻璃耳管放置在实验台上，测量其长度L；2.将发生器与接收器分别连接到耳管的两端，使其相离5cm左右，打开发生器的电源；3.按下发生器上的按钮，让发生的声波波段传输至接收器，并记录下传输时间t；4.多次重复上述步骤，取平均值，得到声波传播时间t及其标准差；5.测量被测介质温度；6.利用公式v=2L/t计算出声速，写入实验记录表中。

五、实验注意事项1.实验中要注意保持实验环境的安静和稳定，防止外界干扰；2.使用超声波发生器时要确保其正确接线，并调整合适的发射频率以避免信号干扰；3.测温时要注意温度计的准确度和可靠性。

六、实验结果及分析本实验中取得的数据如下：玻璃耳管长度L=0.35m声波传播时间t=0.002s被测介质温度T=25℃根据公式v=2L/t，代入上述数据可得声速v=350m/s。

与理论值相比较，误差很小，说明实验数据的可靠性比较高。

七、实验结论通过本实验的探究，可以得出空气中声速的测量值，并且掌握了声波在介质中传播的相关知识和技能。

在实验中要吸收并掌握科学的实验方法，注意数据积累与分析过程中的细节，以得到准确的结论。