（1）了解超声波的发射和接收方法。 （2）加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。 （3）掌握用驻波法和相位法测声速。

示波器 声速仪 信号发生器

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。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。

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： 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。

从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差： 其中l是波长，x为S1和S2之间距离。因为x改变一个波长时，相位差就改变2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。

1．调整仪器使系统处于最佳工作状态，换能器共振频率约为35KHz。 2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。 3．用相位比较法测波长和声速。

注意事项 1．确保换能器S1和S2端面的平行。 2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致。

1.相位法测光速如下 2.驻波法测光速如下：

由excel表格得，平均数（第三行） 由逐差法得： 平均数为24.993 由以下两个公式可得： 超声波波长为：9.9732（mm） 声速为（m/s）348.8

由excel表格得，平均数（第三行） 由逐差法得： 由以下两个公式可得： 超声波波长为：（mm）9.704 声速为（m/s）340.6

误差分析

1．固定距离，改变频率，以求声速。是否可行？ 答：可行。改变频率，测输入输出信号的相位，从第一个同相的频率，到另外一个同相的频率，那么中间就差一个波长。计算两个波长的差别，就可以算出声速。 2．各种气体中的声速是否相同？为什么？ 答：不一样，声音是一种波，受空气阻力而衰减，空气密度不同，声波衰减不一样，所以传播速度不一样。 实验小结 本实验的实验难点有：