石明吉 罗鹏晖 陈兰莉 宋金璠 刘 斌

(南阳理工学院电子与电气工程学院,河南 南阳 473004)

声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，随着超声学研究的迅速发展，声学检测在实际应用中已越来越广泛，对超声波传播速度的测量在超声波测距、无损检测、定位、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义[1]。超声波具有波长短、可定向的优点，因此，常被用作测量声速[2]。目前，大学物理实验中的声速测量方法主要有两种：驻波法(也叫共振干涉法)和相位比较法[3]。不管是驻波法还是相位比较法，都是用眼睛观察示波器进行测量。测量时，为防止回程差的影响，不能回头，只能朝一个方向不断移动测量，不容易测准确；利用人眼观察、读数、移动，费时费力。为解决这个问题，人们不断地研制和使用智能化、全自动的新型声速测量仪。新型声速测量仪不仅消除了回程差，实现了声波接收器位置移动的自动化，还实现了数据采集和存储的自动化，因此，实验效率大大提高，获得的数据量更大，包含的信息也更丰富。实验发现，即使使用新型声速测量仪，由于次峰的干扰，传统的逐差法、最小二乘法和Origin软件线性拟合法处理数据还是无法准确给出声速。

傅里叶变换可以将一个信号分解为很多个不同频率、不同幅度的正弦信号。用傅里叶变换处理数据，可以将不同频率的信号分开，有望提高测量的准确度和加深对次峰现象的理解。本文搭建了全自动声速测量仪，分别采用驻波法和相位比较法测量声速，然后分别利用Origin软件的线性拟合和傅里叶变换处理数据，探究声速测量实验数据处理的最佳方法。……