梁振宇 史 悦 史晨辉

（中国民用航空飞行学院 四川·广汉 618307）

0 引言

声波，作为纵波的常见代表，在学习机械波理论时，常作为典型进行讲解。而在大多数高校的物理实验教学中，也引入了声波的相关测量实验。其中，声速的测量是最为常见的实验项目。声速的影响因子非常多，如介质成分、温度、密度、湿度等。但是，在实体实验中，这些影响因素往往不可控或者控制成本高，所以在实体实验所测量的结果精确度不够。2019年末，新冠疫情席卷全球，各高校线下教育转为线上教育，而物理实验课程也展开了基于仿真实验平台的一系列线上仿真实验。在声速测量实验项目中，常用的测量方式有驻波法、相位法。该文中，声速测量仿真实验即采用了这两种方式分别进行了测量。

1 声速测定仪结构及原理

该文中，仿真实验所采用的声速测定仪结构如图1所示。该测定仪与实体实验中采用的测定仪结构上高度相似且原理一致，以此保障学生所学习的仿真实验与实体实验高度一致。该仪器测量对象是由压电换能器所产生的超声波的声速，通过压电效应完成电、声信号的相互转换，以此产生和接受超声波。

图1：声速测定仪

2 实验原理

在仿真实验中，前文中提到的影响因子均设定为同一常量，即测量结果不受上述影响因子变化的影响。那么，声速的表达式可写为：

式中v为声速，为波长，f为频率。其中f可由信号发生器直接读取，而需要测量的则是 。实验中使用的方法分别为驻波法和相位法。……