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声速测量中,共振干涉法和相位法有何异同

2019-12-11

文/无声的痛

共振干涉和相位法本质一样，都是利用周期性信号相位关系来测量。不同之处是：共振干涉是调节频率，找出共振频率，然后计算声速。相位法根据始波和发射波的相位差，计算声速。

声速测量中共振干涉法、相位法、时差法的异同

从波源上说，干涉法、相位法用的是连续波，时差法用的是脉冲波。

从测量仪器上说，干涉法、相位法要用示波器、刻尺和频率计，时差法用的是计时仪器和刻尺。

从原理上说，干涉法、相位法原理相同，均是发射波和返回波形成驻波（在力学里对应的称共振），测量波腹到波腹之间的距离或驻波相位差为2Pi（两个波腹到波腹之间的距离）距离来计算波速（波腹到波腹之间的距离为声波长的1/2,用波长乘以频率既得声速），这种方法的优点是通过示波器观测波形直观，又可以讲解驻波和李萨如图形，涉及知识点较多，一般学校都会选择这两种方法做测量，缺点是波腹和相位差所对应的示波器波形判断人为因素太大，测量出来的数据偏差较大；时差法所用为脉冲波，可人为改变接收器到发射器的距离，测量脉冲发射到接收的时间差，用距离改变量除以时间改变量即可，优点是人为因素少，测量精度高，缺点（对于实验教学来说）涉及的内容少，操作太简单。

声速测量的意义

声速的应用领域极其广阔，声速不仅在声学研究的自身方面是一个重要的基本参量，还在许多学科中得以应用。在实用技术方面的应用，更是多种多样。

例如，海啸是一种破坏性极大的自然灾害，现在人们已经掌握了利用水声的方法进行预报工作。当海底地震产生海啸的巨浪时，水下也会随之产生很大的声音。在海水中声音传播的速度是1500米／秒，这个速度要比波浪前进的速度快得多。人们在海岸边设有海啸预报站，通过置于海中的水听器（一种能接受声波的装置）收到传来的声音，再核对地震台和海上船只送来的情报，就可以在海啸到来之前数小时通知沿岸居民和海上船只，使他们及早避开以减少损失。

目前，台风的生成和动向，人们主要是通过气象卫星、飞机、气象雷达进行预测、预报。当台风形成后，台风中心海域波浪滔天，在水下也会产生很强的噪声，如果在深海区的边缘，安放许多水听器，也可以提前收到台风中心的海浪噪声，并且利用声速走出它的位置，这对预报台风来说，也是一种简便可靠的方法。