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基础物理实验研究性报告

使用振幅法测量声波的速度

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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

UsingAmplitudeMethodofMeasuringSonicSpeed

LiHuiqiangMaLinghai

(SchoolofAstronauticsBeihangUniversityBeijing102206)

Abstract:

experimentsprincipleandstepsbasedontheunderstandingoftheuseofananalogoscilloscopeanditsbasicoperating

reducetheexperimentalerror.

Keywords:analogoscilloscope;amplitudemethod;dataprocessing;uncertainty;erroranalysis

一、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。

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二、实验原理

1.1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Y轴衰减后送至ᵄ放大器，经延迟级后到ᵄ放大器，信号放大后加到示波

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管的Y轴偏转板上。若Y轴所加信号为正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X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Y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X轴所加信号为锯齿波信号，且Y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X轴方向频率