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使用示波器测量声速

作者:广东泰测电子有限公司 浏览: 发表时间:2022-04-13 10:25:00

实验目的

测量声音在空气中的传播速度。

实验仪器

下面是实验用到的器材:

  1. 至少拥有两个通道的示波器
  2. 两个驻极体话筒
  3. 两个 10 kΩ 的电阻
  4. 可调电源

我使用了可调电源,并且把电压调节到了 10 伏,但使用 9 伏的电池,或是从 USB 或其他什么地方引出的 5 伏直流电应该也是可以的。

实验原理

要想测量一个物体的运动速度,我们需要两个量:距离和时间,然后套入下面的公式就可以计算出速度:

实验步骤

在本实验中我们将两个话筒间隔 0.5 米放置,然后站在两个话筒的一侧(不要站在两个话筒的中间)拍手,示波器触发后,用示波器的光标测量功能计算出话筒接受声音信号的时间差,这个时间差即是声音传播 0.5 米的时间。

具体步骤如下:

  1. 将两个话筒间隔 0.5 米放置。
  2. 然后示波器通道 1 和 通道 2 探头分别接到话筒的输出端。
  3. 站在两个话筒的一侧拍手
  4. 触发后,用示波器的光标测量功能测量两个话筒输出波形的时间差。

测试步骤说明:

  • ***步中将话筒距离设置为 0.5 米是因为我手头上刚好有 50 cm 的尺子,你也可以用其他的距离,比如 1 米,但是别太短。
  • 第四步中,我测试的是两个通道波形的***个波峰之间的时间差,当然你也可以测量其他的波峰或是波谷。

话筒的简单的驱动如下:

话筒的简单的驱动

示波器的设置如下:

  • 通道1 电压档位:1 伏,耦合模式:交流
  • 通道 2 电压档位:1 伏,耦合模式:交流
  • 时基:400us
  • 触发模式调节为单次触发

通道的耦合模式调节为交流可以过滤掉话筒的直流信号

两个话筒布置如下图:

两个话筒间隔 0.5 米

数据计算

示波器光标测量结果如下图:

光标测量结果

从图中可以看出两个的时间差为:1.44 ms, 转换为秒则为:0.00144 秒。计算如下:

速度 = 0.5 / 0.00144 = 347 米/秒


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