北航基础物理实验研究性报告-使用振幅法测量声速..docx

基础物理实验研究性报告使用振幅法测量声波的速度第一作者学号第二作者学号院系使用振幅法测量声波的速度(北京航空航天大学 ，北京 102206)摘要：本文以“使用分振幅法测量声波的速度”为主要研究内容，在了解模拟示波器的使用和基本操作的基础上介绍实验原理和步骤，并利用已经记录的原始实验数据进行数据的处理和不确定度的计算。另外，根据计算结果分析探究实验误差及其来源，并提出一些减小实验误差的建议。关键词：模拟示波器；分振幅法；数据处理；不确定度；误差分析Using Amplitude Method of Measuring Sonic SpeedLi Huiqiang Ma Linghai(School of Astronautics Beihang University Beijing 102206)Abstract: This article takes Using Amplitude Method of Measuring Sonic Speed as the main research content, presenting experiments principle and steps based on the understanding of the use of an analog oscilloscope and its basic operating principles, and has recorded the raw experimental data for data processing and calculation of the uncertainty. In addition, it explores experimental errors and their sources according to the results of calculation analysis, and makes recommendations to reduce the experimental error.Key words:analog oscilloscope; amplitude method; data processing; uncertainty; error analysis实验重点(1)、了解模拟示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握示波器、信号发生器的使用方法；(2)、学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法；(3)、学习振幅法测量声波速度的原理及操作方法。实验原理模拟示波器的使用1.1.1模拟示波器简介模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，也可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间的相位关系等各种参数。它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统和电源系统四部分组成。当电子枪加热至发出电子束后，经电场加速、聚焦和偏转系统，打在涂有荧光物质的荧光屏上就形成一个亮点。若电子束在到达荧光屏之前受到两相互垂直的偏转板间电场的作用，则亮点位置会发生改变而显示出各种波形。1.1.2 模拟示波器工作原理如图1- 1，被测信号经轴衰减后送至放大器，经延迟级后到放大器，信号放大后加到示波管的轴偏转板上。若轴所加信号为正弦信号，输入开关切换到“外”输入，且轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着轴方向信号频率的提高，由于视觉暂留或荧光屏余辉等原因，在荧光屏上显示出一条竖直扫描线。图1- 1示波器工作原理示意图同理，如在轴所加信号为锯齿波信号，且轴没有输入信号，则光点在荧光屏水平方向上先向左向右匀速运动，到达右端后立即返回左端，再从左向右重复上述过程，每完成一个循环成为一次扫描。随着轴方向频率的提高，在荧光屏上显示出一条水平扫描线。轴的作用是使扫描波形有一定的辉度，对于某些具有轴外输入的示波器，则可以通过轴的输入信号，动态调节不同扫描时刻波形的亮度，实现类似于电视图像的显示效果。1.1.3 模拟示波器的特点模拟示波器的主要特点是：① 波形显示快速，实时显示；② 波形连续真实，垂直分辨率高；③捕获率高；④ 有对聚焦和亮度的控制，可调节出锐利和清晰的显示结果。模拟示波器的不足之处是：①无存储功能；②仅有边缘触发；③ 无自动参数测量功能，只能进行手动测量，所以准确度不够高；④由于CRT的余辉时间很短，所以很难显示频率很低的信号；⑤难以观察非重复性信号和瞬变信号。声速的测量声速是指声波在媒介中的传播速度。声波能够在除真空以外的所有物质中传播，其传播速度由相应媒质的材料特性特别是力学参数所决定，也与传播模式（纵波、横波、表面波等）有关。由于声波