蔡亦良 周堂发 胡启明 吕雨晨 项丽华 金思嘉

摘要：传统物理实验教学中，声速测量实验应用广泛，并对学生实验素养的培养作用显著。不过声速的测量实验在实验仪器方面存在一些可改进之处。本文基于数字化、自动化的设计思想，利用模数转换技术和数据处理技术对声速测量装置进行了设计和改进，提高了实验方案的智能化和数字化。

关键词：模数转换;PYTHON;Arduino

研究背景

声速测量实验是大学物理实验中一个基本且重要的综合性实验，考察实验者声学和波动学理论水平、示波器等仪器使用和操作技术、以及数据采集和处理的能力[1]。传统的声速实验采用传播定向性良好的超声波作为研究对象[2]，测量装置主要由信号发生器、声速测量仪和示波器组成。因为超声波良好的传播定向性，信号发生器输出超声波频段的正弦电压信号至声速测量仪，通过压电发射换能器产生声波并由压电接收换能器接收信号输出至示波器，通过示波器观察信号变化（以共振干涉法为例，观察信号振幅变化），并记录相应原始数据即可测出声速。

但传统实验过程中，实验者须通过肉眼判断示波器的波形振幅变化，这可能会引入因人而异的系统、随机误差。而且接收换能器位置的改变需要由实验者手动转动侧边鼓轮实现，这在一定程度上也会让实验者分心，无法全神贯注地观察示波器上接收信号的变化，对实验结果进一步产生影响。

改进思路