使用示波器测量声速

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：

至少拥有两个通道的示波器

两个驻极体话筒

两个 10 kΩ 的电阻

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：

计算公式

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：

将两个话筒间隔 0.5 米放置。

然后示波器通道 1 和 通道 2 探头分别接到话筒的输出端。

站在两个话筒的一侧拍手

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：

第一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第一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