实 验 报 告 评分
13系 07级 姓名龙林爽 日期2008-12-12 No.PB07013075
实验题目：声速的测量
实验目的：用压电陶瓷超声换能器来测定声波在空气中的传播速度。

实验内容：
一、通过温度测量声速
由温度计读数得，00
022.5,22.8t T C T C ==，
0022.522.8
22.6522
t T T T C ++∴=
==
由公式0331.45v v v m s ==得：
331.45344.9185m s v ==
二、驻波法测量声速
1、调节信号发射器，使压电陶瓷换能器达到谐振，记下共振频率335.0610f Hz =⨯。

2、记录下示波器上信号幅度最大时的游标卡尺的读数。

3、由逐差法求得两波腹间的差值：
-34.9818210i
x
x m n
∆∴∆=
=⨯∑
误差分析
0.00004143
0.00001249
x
A
A
m
u m
σ
∆
=
=
∴===
类不确定度
0.020
0.0004mm0.0000004
0.0000002309
B
B
B
mm mm
m
u m
C
∆=∆=
∆====
∆
∴===
仪估
Ｂ类不确定度
0.95
0.0002448
U m ==合成不确定度
4、求出波长
-3
22 4.98182100.00996364
x m m
λ=∆=⨯⨯=
5、计算声速和不确定度
由公式v fλ
=得，
3
35.06100.00996364=349.3252184m s
v=⨯⨯
误差分析：
ln ln ln
v
v f
v f
dv df d
v f
U
λ
λ
λ
λ
=
∴=+
=+
=
0.01
3.3333,0.0002448
3
f
kHz
U Hz U m
Cλ
∆
===
=
仪
349.3252184
8.583m s
v
v
U
U
∴==
=
()
349.3258.583m
v
∴=±(0.95)
t=
三、相位法测量声速
1、调节信号发射器，使压电陶瓷换能器达到谐振，记下共振频率335.0610f Hz =⨯。

2、记录下示波器上李萨如图形变为直线时，斜率相同时的卡尺读数。

3、由逐差法求得波长差的值：
-310.110i
m n
λ
λ∆∴=
=⨯∑
误差分析
0.00020591
0.00006863A A m
u m λσ=
=∴=
=
=类不确定度
0.0200.0004mm 0.00000040.0000002309B B B mm mm
m u m C ∆=∆=∆==
==∆∴=
==仪估Ｂ类不确定度
0.950.0001345U m
=
=
=合成不确定度
4、计算声速和不确定度 由公式v f λ=得，
3-335.061010.110=354.106m s v =⨯⨯⨯
误差分析：
ln ln ln v v f v f dv df d v f U λ
λλλ=∴=+=+=
0.01 3.3333,0.00013453
f kHz U Hz U m C λ∆=
===仪
354.1064.716m v v U U ∴===
()354.106 4.716m s v ∴=± (0.95)t =
四、对三种方法测定的结果的比较讨论
在以上三种方法测定的声速中，个人认为第一种通过温度测定的声速最不准确。

因为，首先该公式是忽略了空气中的水蒸气和其他杂物的影响的，而实际情况中，这些影响不能忽略；然后对温度的测量也不太准确，本实验中是取实验开始和结束的温度平均值作为待测温度，这种处理不太准确。

用驻波法测量声速，相对准确一些。

首先原理可行，而且由于现象比较明显，所以测量也比较准确。

用相位法声速，虽然原理可行，但是在测量过程中，调节李萨如图形成为一条直线误差比较大。

所以结果也会由一定的偏差。

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。

频率改变后，即使求出了波长，也无法通过公式求出速度。