1）**影響聲速的因素，超聲波產生和接收的原理。
2）學習、掌握空氣中聲速的測量方法
3）了解、實踐液體、固體中的聲速測量方法。
4）三種聲速測量方法作初步的比較研究。
實驗儀器:
1）超聲波發射器
2）超聲波探測器
3）平移與位置顯示部件。
4）訊號發生器：
5）示波器
實驗原理：
1)空氣中：
a.在理想氣體中聲波的傳播速度為
1） （式中稱為質量熱容比，也稱「比熱[容]比」，它是氣體的質量定壓熱容與質量定容熱容的比值；m 是氣體的摩爾質量，t是絕對溫度，r=8.314472(1±1.7×10-6)為摩爾氣體常量。
）標準乾燥空氣的平均摩爾質量為=28.96610-3kg/mol
b.在標準狀態下(,)，乾燥空氣中的聲速為=331.5m/s。在室溫t℃下，乾燥空氣中的聲速為
2）t0＝273.15k）
c.然而實際空氣總會有一些水蒸氣。當空氣中的相對濕度為時，若氣溫為t℃時飽和蒸氣壓為，則水汽分壓為。
經過對空氣平均摩爾質量 m 和質量熱容比的修正，在溫度為t、相對濕度為r的空氣中，聲速為
3）（在北京大氣壓可近似取101kpa；相對濕度r可從乾濕溫度計上讀出。溫度t℃時的飽和水汽壓可用計算） d.式(3)的計算結果與實際的超聲聲速真值可能有一定偏差。
引起偏差的原因有：
~狀態參量的測量誤差
~理想氣體理**式的近似性
~實際超聲聲速還與頻率有關的聲「色散」現象等。
實驗方法：
a. 脈衝法：利用聲波傳播時間與傳播距離計算聲速
實驗中用脈衝法測量，具體測量從脈衝聲源(聲發射器)到聲探測器之間的傳播時間和距離，進而算出聲速(實驗中聲源與探測器之間基本是同一被測煤質)
b. 利用聲速與頻率、波長的關係測量（要求聲發射器的直徑顯著大於波長、聲探測器的的直徑小於波長(反射很少)）測波長的方法有
b-1 行波近似下的相位比較法
b-2 駐波假設下的振幅極值法
b-3 發射器與探測器間距一定時的變頻測量法
實驗步驟：
1）用行波近似下的相位比較法測量空氣中的聲速
a. 正確接線將訊號發生器的輸出連線到聲速儀的超聲發射器訊號的輸入端的t型三通接頭上，三通的另乙個藉口用導線連到示波器的乙個輸入端。聲速儀的探測訊號輸出端連線到示波器的另一輸入端上
b. 選定頻率當探測器距離發射器約100mm時，調節訊號發生器的頻率，調節範圍為30~50khz，同時記錄接收訊號的最大峰峰值。
得到如下資料：
作出影象：
要求選定某一使探測器輸出訊號幅度較大的頻率作為實驗測量時的聲波頻率，所以頻率應選為40.5khz。
c. 測同相點位置單向緩慢移動探測器，同時觀察發射器、探測器波形，當波峰在同一豎直線上時，記錄此時數顯卡尺讀數值。然後繼續移動探測器，記錄七個相鄰的波峰相同的位置。
2）用駐波假設下的振幅極值法測量空氣中的聲速
單向平移聲發射器，依次找出7個相鄰極大值位置，並記錄。
3）用行波近似下的相位比較法測量水中的聲速
實驗步驟與在空氣中的實驗步驟基本相同（除了實驗開始時把實驗裝置換為的水中的實驗裝置）頻率為：90.0khz
實驗結果：
1）用行波近似下的相位比較法測量空氣中的聲速
資料記錄如下：
（單位：公釐）
實驗前的氣溫23.6℃ 相對濕度28.7
實驗後的氣溫25.0℃ 相對濕度30.2
由此計算出的空氣中的理論值為：v=346.43m/s
用最小二乘法直線擬合的方法求波長得：λ=(8.65±0.04)mm
聲速：（346.17±1.61）m/s
理論偏差：0.00075
2）用駐波假設下的振幅極值法測量空氣中的聲速
資料記錄如下：
（單位：公釐）
用最小二乘法直線擬合的方法求波長得：λ=(8.70±0.04)mm
聲速：(347.86±1.61)m/s
理論偏差：0.0039
4）用行波近似下的相位比較法測量水中的聲速
資料記錄：
（單位：公釐）
用最小二乘法直線擬合的方法求波長得：(λ=17.33±0.14)mm
聲速：（1359.43±12.62）m/s
總結與反思：這次實驗使我認識到自己對實驗儀器了解的不足。課前應查詢相關資料以增加對如何操作實驗儀器的知識！
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