相位比较法测声速要求实验装置严格平行

A. 声速测定怎么做

【实验内容】
1．共振干涉法测波长
⑴ 接线与仪器的初步调节
1）按图6-1接好线路，打开电源开关预热15分钟，仪器自动工作在连续波方式。选择的介质为空气的初始状态。
2）根据测量要求初步调节好示波器（参照示波器的使用调节）。
⑵ 谐振频率的调节（超声波频率f的确定）
将信号源输出的正弦波信号频率调节到换能器的谐振频率，以使换能器发射出较强的超声波。方法如下：
在两换能器s1和s2的发射面保持平行的前提下，调节s1和s2相距为1～2cm左右。调节声速测试仪信号源板面上“发射强度”旋钮，使信号源输出电压在10～15V之间。调节“信号频率”旋钮，使信号频率在25～45kHz之间。然后细调信号频率，同时观测示波器上显示的接收波的电压幅度变化。在信号源频率接近实验室提供的换能器谐振频率处（34.5～37.5kHz之间），电压幅度最大，同时声速测试仪信号源的信号指示灯亮，此时频率即为与压电换能器s1、s2相匹配的谐振频率，记录该频率FN（超声波频率），转动摇手鼓轮，改变s1和s2间的距离，适当选择位置，重新用上述方法调整频率，再次测定谐振频率FN，测量5次，取其平均值f为超声波的频率。
⑶ 波长λ的测量
转动摇手鼓轮，由近及远地改变换能器s1到s2的间距，同时监测示波器的接收信号，记下第1，2，3，…，20个出现正弦波电压幅度最大的特定位置l1，l2，l3，…，l20。注意利用游标尺的刻度准确地确定这些l值。转动摇手鼓轮时注意连续向一个方向转动（为什么？）。注意测试过程中保持换能器s1和s2表面相互的平行。用逐差法计算出λ值。数据记录与计算用列表法进行。以下表格供参考。
i li（cm） i+10 li+10（cm） （cm）

1 11
2 12
┆ ┆
10 20
2．相位比较法测波长（利用李萨如图形找出同相点求波长）
⑴ 在“共振干涉法测波长”中测定换能器谐振频率f的基础之上，将示波器的扫描时间开关（TIME/DIV）置于“x - y”位置。
⑵ 转动距离调节鼓轮，观测示波器上显示的李萨如图形为一特定角度的斜线（某一特定相位点）时，记录下此时s2的距离l1（l1值仍由游标尺的刻度读出）。向同一方向移动换能器s2接收面，使示波器上观察的波形又回到前述的特定角度斜线位置（同相点），记录下此时s2接收面的距离l2。依上方法，连续向同一方向转动距离调节手轮，对出现的每一同相点，分别记录下相应的位置l3，l4，…，l20，即20个同相点的位置。
用逐差法求出波长的平均值 （ cm）。
3．根据测定的超声波频率 和用上二种方法测定的波长 ，分别计算两种方法测定的在该室温下超声波在空气中的传播速度 （m/s）。
4．时差法测量声速
将测试方法设置到脉冲方式。将s1和s2之间的距离调到一定距离（≥50mm）。再调节接收增益，使显示的时间差值读数稳定，此时仪器内置的定时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值和显示的时间值li-1、ti-1（时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出）。移动s2，同时调节接收增益使接收信号幅度始终保持一致。记录下这时的距离值和显示的时间值li、ti。则声速vi=（li-li-1）/（ti-ti-1）。测量5次计算出vi值，取其平均值为测量结果。
*5．测量液体介质中的声速
当使用液体为介质测试声速时，先在测试槽中注入液体，直至把换能器完全浸没，但不能超过液面线。然后将信号源面板上的介质选择键切换至“液体”，采用前述方法，即可进行测试，步骤相同。
但是，由于声波在液体中衰减较小，发射出的声波在很多因素的影响下产生多次反射叠加，在接收换能器表面已经是多个回波的叠加（混响），叠加后波形的驻波特征较为复杂，并不是可根据单纯两列波叠加来观察它的幅度变化，来求出波长。因此用通常的两束波的叠加的公式求波速，其精度已大为下降，会导致测量结果不确定性的增大。

B. 用驻波法和相位比较法测声速，示波器的接线和操作有什么不同

这还真难到我了

C. 声速测量的驻波法和相位法有什么异同

1、相同点：

（1）波源，驻波法、相位法用的是连续波。

（2）测量仪器，驻波法、相位法要用示波器、刻尺和频率计。

（3）原理上，驻波法、相位法原理相同，均是发射波和返回波形成驻波（在力学里对应的称共振），测量波腹到波腹之间的距离或驻波相位差为2Pi（两个波腹到波腹之间的距离）距离来计算波速（波腹到波腹之间的距离为声波长的1/2,用波长乘以频率既得声速）。

2、区别：

实验与理论分析证明：相位法测量波长比驻波法准确度要高。在与简谐运动有关的测量中，测量最大变化率点常常比测量最大值点的准确度要高。

(3)相位比较法测声速要求实验装置严格平行扩展阅读：

驻波法、相位法相比于时差法。

声速测量中的驻波法是观测声波与其反射波所形成的驻波。由于，改变半个波长的传播路程,驻波的波幅会变化一个周期，可以测得波长，再乘以频率，既可得到声速。

相位法法是比较接收波与发射波的相位差，在示波器上形成李沙如图。由于，改变一个波长的传播路径，相位会变化2pi，变化一个周期。从而测得波长,乘以频率,得到声速。

这两种方法的优点是通过示波器观测波形直观，又可以讲解驻波和李萨如图形，涉及知识点较多，一般学校都会选择这两种方法做测量，缺点是波腹和相位差所对应的示波器波形判断人为因素太大，测量出来的数据偏差较大。

时差法所用为脉冲波，可人为改变接收器到发射器的距离，测量脉冲发射到接收的时间差，用距离改变量除以时间改变量即可，优点是人为因素少，测量精度高，缺点（对于实验教学来说）涉及的内容少，操作太简单。

参考资料来源一：网络--相位

参考资料来源二：网络--驻波