声速测量实验报告
一、实验目的
1、学习超声波产生和接收的原理；
2、学习用不同的方式测量声波在空气中的传播速度；
3、分析比较三种测量方式的优劣；
4、用反射法测量挡板的距离并做误差分析。
二、实验原理及实验步骤
见预习报告
三、数据记录与处理
1
空气湿度：45（此为相对湿度）室温：19℃
下面计算理想声速：
声速计算公式为：

v33145√（1Θ）
（1
0319
0

）ms
（11）
其中，为室温，Θ027315K，为蒸汽分压强，为大气压强。
查表得到19℃下的饱和水蒸气压p021978KPa则由相对湿度计算公式：

RHp×100
0
（12）
可得p0×21978×450989KPa
代入（1）式可得v34332ms
仪器最好频率（本征频率）
：40KHz
注：此处的查阅讲义得知是：蒸汽的分压强，并没有说是不是饱和蒸汽压，故计算中觉得应该考虑相对
湿度的影响，将其作为该湿度下的蒸汽分压强处理。不过计算结果与代成饱和蒸汽压差异不大。
2
21共振干涉法
数据记录
113
f距离
dmm
3882
4337
4785
5193
5631
6001
6526
6969
7394
7814
振幅
Av
188
184
168
168
156
136
164
160
156
124
表1共振干涉法数据记录
环差法处理数据

由实验原理可知，vfλ，且相邻两次接收信号到达极大值时接受面之间的距离为2，取环差
5
5
2
2
间隔为5，则这两个极大值对应个声波波长，传播时间间隔为
序号mm
1
2
3
4
5
序
mm
6001
6526
6969
7394
7814
3832
4337
4785
5193
5631
号


平均差值
2119
2189
2184
2201
2183
21752


平均波长：
表2共振干涉法环差法处理数据
则平均声速计算公式为：
5

∑
15
5
5
2
λ
1

13
代入数据得：348032ms

相对误差

×100137
22相位比较法
利用李萨如图形记录发射声波与接受声波之间的相位差，当二者为±π时，李萨如图形
退化为倾角不同的两条直线。如图所示：
213
f图3接受信号和发射信号相位差π时的李萨如图形
数据记录及环差法处理数据
距离
dmm
3793
4190
4638
5081
5520
5948
6366
6801
7231
7655
表2相位法数据记录
序号mm
1
2
3
4
5
序
mm
3793
4190
4638
5181
5520
号
5948
6366
6801
7231
7655


平均差值
2155
2176
2163
2150
2135
21558


平均波长：
表4环差法处理数据
则平均声速计算公式r