王良甚,武 戈,华中文

(西安建筑科技大学,陕西西安 710055)

基于LabVIEW的驻波法测量声速的实验模拟

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(西安建筑科技大学,陕西西安 710055)

利用LabVIEW编写的测量声速的实验模拟软件不仅模拟了传统物理实验的操作过程,而且还加入了数据处理模块,实验数据采集完成后即可得出实验数据处理结果,可以用于学生实验前的预习与探究,或者实验教学中的演示。

LabVIEW;声速测量;数据采集;数据处理

LabVIEW是目前应用最广、功能最强大的图形化软件开发环境[1]。用LabVIEW设计的虚拟仪器和实际的硬件仪器具有相似的操作面板。由于其使用简单方便,目前在过程控制、通信、电子设计生产、实验室等领域得到了广泛应用[2-3]。本文中利用其制作的仿真实验,可供学生在计算机上进行声速测量实验仿真操作。

1 驻波法测量空气中声速的原理

实验中,信号源产生频率为f的正弦信号输入换能器S1,S1发出超声波,S2将接收的声压转换为电信号输入到示波器。S2在接收信号的同时反射一部分超声波,由S1发出的超声波和S2反射的超声波在S1、S2间发生干涉[4]。设入射波的方程为

反射波方程为

则两波的合振动方程为

由此可知,当在x=(2n+1的位置上时,声波振幅最小,处于波节,但按声压来说则处于波腹,这时示波器上显示的幅度应该最大。不断变动S2对S1的距离,示波器上就会显示出信号幅度的变化,对应相邻峰的S2的位置间的距离即为利用公式V=fλ即可求出声速。

2 基于LabVIEW的声速测量的仿真设计

LabVIEW程序包括前面板和程序框图两部分。……