智能声速测量仪

张绪德,李永涛,王秦君,葛智勇,董成林,刘 辉

(南京邮电大学 理学院，江苏 南京 210046)

1 引 言

声速是描述声波在媒介中传播特性的物理量. 声速测定技术已得到广泛地应用，比如：空气密度和温湿度的测量、大气污染度、声波定位、材料的杨氏模量等. 声波的传播需要媒质，声波在媒质中的传播速度与该媒质的特性及状态等因素有关. 因此，通过对声速的测定，还可以了解被测媒质的特性及状态变化，可见，声速测定在实际生产和生活上具有实用意义. 声速测量实验也是大学物理实验教学的重要组成部分，是大学物理实验中一个综合性较强的内容，它不仅可使学生综合应用示波器、信号发生器等电子仪器的能力得到训练，还可以加强学生对振动与波的概念的认识和理解.

声速的测量方法很多，有共振干涉法、相位比较法、时差法及共鸣管驻波法等. 共振干涉法是常用的实验方法，其实验原理比较抽象，实验现象不能充分展示实验原理，教师难以讲授清楚，学生也难以真正理解实验原理，更难以掌握实验方法以及实验现象的分析. 本文着重讨论共振干涉法测声速时，对现有的实验仪器进行改进，使得声速测量仪器小型化、智能化.

2 实验原理

声音本质上是一种波. 在波动过程中波速v、波长λ和频率f之间存在着下列关系：

v=fλ.

因此可以通过测定声波的波长λ和频率f来求得声速v.

共振干涉法则是测量波长最常用的方法. 其原理图1所示. 图中S1和……