声速的测定实验中为什么实验装置中发射端与接收端严格平行

❶ 声速的测定实验报告思考题答案

声速的测量 思考题及解答
1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量
因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的
最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。
2.用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？
⑴示波器“Y轴衰减”旋钮应置于较小数值档。
⑵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。
⑶调节扫描频率即可调出正弦波。
3.用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？
⑴接收器S2接收到的信号应从示波器“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。
⑵如果还不能出现椭圆或直线，可交换S1或S2两接线柱位置。
4.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，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。
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？
因为只有当S1S2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，就能用驻波共振法测波长，故实验中必须使S1、S2表面平行。
6.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？
使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示S1、S2间处于驻波共振状态。调节方法是移动S2，观察示波器上正弦波振幅变化。
7.使用“驻波共振法”测声速时，为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波？
因为驻波是在发射器S1与接收器S2间形成，接收器S2接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器Y偏转板，经X偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。
8.使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1S2间距增大而越来越小？
这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的
机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。
9.用“相位比较法”测声速时，为什么只有当李萨如图为直线时才读数？
因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器S2位置难以确定。只有当李萨如图形为直线时，图形直观唯一，容易确定S2位置。
10.测声速时，“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗？
不能。因为驻波共振法只把接收器S2接收到的信号输入到示波器Y偏转板，观
察到的是正弦波信号。而位相比较法把接收器S2信号输入示波器X偏转板，发射器S1
信号输入到Y偏转板，观察到的是李萨如图形。
11.为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值？
因为超声波在空气中有衰减，如果直接测波长值，测得数据个数少，由于衰减，
后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少
测量误差。

❷ 声速的测量实验中为什么要使压电换能器S1和S2的表面始终保持互相平行

声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的，要求二者平行是为了保证声波的正面反射，以求得最大反射压力，使实验数据更精确。

如果二者不平行，则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心，会有一部分声波能量没有打在S1上，也就不能正确测得反射回的能量。会使实验不准确。

(2)声速的测定实验中为什么实验装置中发射端与接收端严格平行扩展阅读：

1、实验室有两种仪器，其原理一样，但是接口和换能器位置有所不同，接线不一样，同学们使用时注意。

2、测量谐振频率时先要在35～38khz范围内调节频率，观察哪个频率对应的接收信号振幅最大（注意调节电压衰减档配合观察），然后细调（换能器之间距离和频率都使接收信号振幅最大时候的频率值），调节时如出现波形失真要进行相应处理。

3、为了测量准确，必须调整示波器上波形（李萨如图形）到合适的大小，利用电压衰减开关以及衰减微调旋钮配合就可显示合适的图形，由于声波在空气中随着传播距离而减弱，随着两换能器距离的改变也要进行相应的调节。

❸ 空气中声速的测定,为什么要使用两个换能器保持表面平衡

空气中声速的测定,为什么要使用两个换能器保持表面平衡，这是因为：
（1）声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的，要求二者平行是为了保证声波的正面反射，以求得最大反射压力，使实验数据更精确。 （2）如果二者不平行，则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心，会有一部分声波能量没有打在S1上，也就不能正确测得反射回的能量。会使实验不准确。

❹ 声速测量实验思考题

1.因为此时在示波器上呈的像最稳定清晰，波动较小，利于读数。调整方法:首先调节声速测试仪信号源输出电压(6~10V)，调节信号频率(在25~45kHz)，观察频率调整时接受波的电压幅度变化，在某一频率点处(34.5kHz~37,5kHz之间)电压幅最大，此即为与换能器匹配的频率，记录f。
2.极大时刚好是S1和S2之间的距离为半波长的整数倍，极小值为四分之一波长的奇数倍。
3.因为是反射波与入射波干涉图像，如果不平行就无法叠加了，相位法理论上是可以的，应该
4.个人认为相位法好，因为是直线，比观察波峰直观
兄弟我也在做这个，正好看到，就按我理解的解答了下，参考下

❺ 空气中声速的测定中为什么要使两个换能器保持平面平行

当然是为了测试精度了。如果不平行，时间测算就有误差

❻ 大学物理实验关于声速的测量

相位比较法 波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。沿波传播方向的任何两点同相位时，这两点间的距离就是波长的整数倍。利用这个原理，可以精确的测量波长。实验装置如图1所示，沿波的传播方向移动接收器S2，接收到的信号再次与发射器的位相相同时，一国的距离等于与声波的波长。 同样也可以利用李萨如图形来判断位相差。实验中输入示波器的是来自同一信号源的信号，它们的频率严格一致，所以李萨如图是椭圆，椭圆的倾斜与两信号的位相差有关，当两信号之间的位相差为0或π时，椭圆变成倾斜的直线。

❼ 在驻波法测声速时，要求实验装置中s1和s2严格平行，这是为什么

在使用驻波法测声速的时候，超声转换器S1发出的选定频率的超声波，经空气传播到接收面S2，在S2反射形成反射回波，只有两面严格平行时，回波和入射波才能在水平方向上相互干涉形成稳定清晰的驻波。从而用来测量波长。

❽ 声速的测量实验中为什么要使压电换能器S1和S2的表面始终保持互相平行 不平行会产生什么问题

S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射.当S1和S2的表面互相平行时声波就在两个平面间往返反射,互相干涉,在示波器上显示出S2接收信号波形；如果2个平面不平行声波就无法在2个平面间反射更无法干涉.
（1）声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的，要求二者平行是为了保证声波的正面反射，以求得最大反射压力，使实验数据更精确。
（2）如果二者不平行，则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心，会有一部分声波能量没有打在S1上，也就不能正确测得反射回的能量。会使实验不准确。

❾ 空气中声速的测量实验测量中S1和S2的距离为什么不宜过大或过小

1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量

因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。

2.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。

3.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。

4.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，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。

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？

因为只有当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。

6.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？

使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示S1
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❿ 大学物理实验声速测定

实验报告实验题目: 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,用干涉法和相位法测声速.实验内容1 测量实验开始时室温.2 驻波法(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.3 相位法(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2) 将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器的CH1接在接收端,CH2接在发射端.选择CH1,CH2的X-Y叠加.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3) 通过示波器观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.4 测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.5 对上面两组数据,分别用逐差计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误差.数据处理1 理论计算实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.根据理论值计算2 驻波法游标读数(mm)95.42100.50105.70110.66115.88120.90126.16131.34136.20141.44146.52151.60逐差=3(mm)30.7430.8430.5030.7830.6430.70相邻游标相减的2倍=i(mm)10.1610.409.8810.4410.0410.5210.369.7210.4810.1610.16标准差的A类不确定度查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度.声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(350.99±1.20)m/s (P=0.95)相对误差=3 相位法游标读数(mm)110.80121.04131.14141.36151.58161.72171.88182.02192.10202.26逐差=5(mm)50.9250.8450.8850.7450.68相邻游标相减=i(mm)10.2410.1010.2210.2210.1410.1610.1410.0810.16标准差的A类不确定度查表得:当n=9,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定度查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(348.57±1.09)m/s (P=0.95)相对误差= 误差分析:1 仪器本身的系统误差和由于老化引起的误差.2 室温在实验过程中是不断变化的.3 无论是驻波法中在示波器上找极大值,还是相位法在示波器上找斜率为正的直线,都是测量者主观的感觉,没有精确测量.思考题1 固定两换能器的距离改变频率,以求声速,是否可行 答:不可行.因为在声速一定时,频率改变了,波长也会随之改变.所以无法同时测量出频率和波长,也就无法求出声速.不对