作者简介：晏毓义（1988―）；男；汉；籍贯：贵州省毕节市 就读于贵州师范大学物理学专业 ，本科 聂洪（1987-）；男；民族：汉；籍贯：贵州省威宁县 就读于贵州师范大学物理学专业，本科
摘 要：测量声速方法有很多种。本文从测量空气中声速出发，比较如有时差法，共振干涉法，相位差法等方法。从实验原理，实验结果和实验误差等三方面对三种方法进行比较，从而体现改装过的时差法的一些优劣。
关键词：改装时差法，比较。
引言：
声速测量是物理学中最为常做的实验之一，其方法有许许多多种。声速测量也能更好体现物理学习过程和科学探究精神，对探索物理世界的知识的方法和更好的揭示物理现象与本质的关系。随着时间的推移科学的发展先进仪器的发明，人们对一些物理量测量越来越精确。但是每种新的方法的产生总是伴随着新优势的同时总会有些缺点。物理量测量越来越精确，如光速，重力加速度，万有引力常量等等的测量都更加精确。声速测量亦是如此。常见的声速测量方法中时差法最好理解，共振干涉法，驻波发，相位差法各具有点。声波是在弹性介质中传播的波，频率在20赫兹以下的是次声波，频率在20――20K赫兹范围内的是人耳可以闻的声波，频率在20K赫兹以上的就是超声波。每种声波对人类都有好有坏，关键是怎样认识其用途做到趋利避害，认识声波声学研究与应用涉及物理、化学、工程技术等各个领域。例如如何避免噪声、如何利用声的作用来促进化学反应、海底地质勘测（声音导航和测距）、超声探伤、超声清洗，声速的测定,在声波探伤、定伤、测距、 显示等方面都有重要的意义。
1．简单改进过的时差法
1.1实验原理
改进方法：
因为时差法测声速这实验中用到的是可闻声波，而可闻声波不是良好的线性，发散较大，波长较长，不易于定向发射等，所以测量结果误差较大。且原来的《大学物理教材实验》中时差法测声速的实验中对外界其他的可闻声波影响没有作出合理的处理方法。所以本文对时差法稍作改进。改进方法是在实验装置图中在扬声器和传声器之间加塑料管，其作用是防止外面的声波干扰，能起到很好的效果，粗细以能和扬声器和传声器弥合最好，但保证扬声器与传声器界面要严格平行，这样起到减少混响反射等影响，减少空气流动的影响［1］。
1.1.1声速描述声波在弹性媒质中传播快慢的物理量，方法有两类：
① 根据公式v=??λ 其中?是频率λ是波长
②根据公式v=s/t,测出声波传播路程s和所需时间t即可求出速度v.即为时差法
①时差法测量声速得到广泛的应用。时差法测试声速的基本原理 是基于速度v=距离S/时间T，通过在已知的距离内计测声波传播的时间，从而计算出声波的传播速度。
②连续波由控制电路调制后定时发出一个声脉冲，由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。接收到的信号经放大、滤波后由高精度计时电路求出声波从发出到接收这个在介质传播中经过的时间，从而计 算出声波在某一介质中的传播速度。因为不用目测的方法，而由仪器本身来计测，所以其测量精度相对于前面两种方法要高。同样在液体中传播时，由于只检测首先到达的声波的时间，而与其它回波无关，这样回波的影响可以忽略不计，因此测量的结果较为准确，所以工程中往往采用时差法来测量。
③通过测量二换能器发射接收平面之间距离L和时间t，就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
1.2实验内容
1.如图1所示，扬声器与低频方波信号发生器功率输入端相连接，频率取1到5赫兹。
2低频方波信号发生器电压输出端与数字式示波器CH1（通道1）连接，作为触发基准信号。
3.传声器（话筒）接收到声波信号，通过屏蔽线与CH2相连接，将光标1指示在第一个波峰上（示波器屏上显示通道2的波形）。
4.向后拉动传声器，此时示波器屏上（屏上显示通道2的波形）显示的波峰向后移动，将光标2指示在第一个波峰上。
5.读出光标1与光标2的时间差t，用尺量出传声器向后移动的距离s.并算出声速。
图1 改进
差分析
1.3.1 将测试方法设置到脉冲方式，将S1和S2之间的距离调至一定距离（?50mm）。再调节接受增益，使显示时差法声速测量实验装置图
1.3实验数据处理及误的时间差值读数稳定，此时仪器内置的定时器工作在最佳状态。然后记录此时的距离值和显示的时间值li-1、ti-1 (时间由声速测试仪信号源时间显示窗口直接读出)。移动S2，同时调节接受增益使接受信号幅度始终保持一致。记录下这时的距离值和显示的时间值li、ti。则声速vi=（li-li-1）/（ti-ti-1）。多次测量算出vi值求平均得到结果。
数据表格
(空气温度T=13?0°C
(平均声速V=338?02 m/s
(温度T=(t+273?15)K= 286?15 K 速度理论值= 339?12 m/s E=｜V-Vs｜/Vs×100%=0?32%
1.3.2 不确定度的处理
(实验结论与理论值的比较，记录室温t（℃），在室温ｔ下，忽略空气湿度的影响修正值为：v′=v01+tT0
（式中T0=273?15K，v0为温度为T0时声速，v0=331?45m/s。）
(把测得的波长λ值，求出声速实验测量值v，分别用绝对误差报告测量方法的实验结果结论：1 时差法测声速易于理解。
2 改进过的时差法避免了空气流动对结果的干扰。
3 声波从波疏介质正人射到波密介质其反射波存在半波损失。（作者单位：贵州师范大学物理与电子科学学院）
参考文献：
［1］ 潘正元、冯壁华、于瑶．大学物理实验［M］．南京：南京大学出版社，2002
［2］ 丁慎训，张孔时．物理实验教程(普通物理实验部分)［M］．北京：清华大学出版社，1992
［3］ 钱士庄 戴斌江都市仙城中学,江苏江都225200 考试周刊
［4］ 卢学伟用共鸣管测量声速实验的创新［J］．大学物理实验．1999．I2l4)．22―23
［5］ 邢键 孙晶华 哈尔滨工程大学物理实验教学中心,黑龙江哈尔滨150001 物理实验.2011(1).-34-35