給定SBZ-A型超聲聲速測定儀，SBZ-A專用信號源，GB-9B電子管毫伏表等（注意：不是用示波器測量），根據聲波的特性，設計用駐波法測定聲音的速度。

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【實驗原理】在波動振動和傳播的過程中，已知波速υ與波長λ和頻率f之間存在下列關系υ=f·λ (1)因此，一般根據此式將聲速的測量變成聲波頻率和聲波波長的測量。用專用的信號源產生正弦振蕩信號來控制發生器，所以聲波頻率就是專用信號源產生的正弦振蕩信號頻率，可用數字式頻率計進行精確測量。聲波波長的測量常用共振干涉法(駐波法)和位相比較法(行波法)進行測量。圖1 壓電陶瓷換能器本實驗采用了壓電陶瓷超聲換能器將專用信號源產生的正弦振蕩信號轉換成空氣中的超聲振動，在超聲范圍內作聲速實驗，主要是為了避免實驗室內各種聲音的干擾，保證室內的安靜。壓電陶瓷超聲換能器就是發生和接收超聲波的器件，它產生的超聲波頻率比較單純，方向性強，基本上是一個平面波，這對于提高測量的精密度是有利的。壓電陶瓷片是用多晶體結構的壓電材料(如鈦酸鋇)，在一定的溫度下經極化處理制成的。它具有壓電效應。在簡單情況下，壓電材料受到與極化方向一致的應力F時，在極化方向上產生一定的電場強度E。它們之間有一簡單的線性關系E=gF。反之，當在壓電材料的極化方向上加電壓E時，材料的伸縮形變S與電壓E也有線性關系S=aE，比例系數g、a稱為壓電常數，它與材料性質有關。由于E和F、S和E之間具有簡單的線性關系，因此，能將正弦交流信號變成壓電材料縱向長度的伸縮，使壓電陶瓷成為聲波的波源。反過來，也可以使聲壓變化轉變為電壓的變化，即用壓電陶瓷片作為聲頻信號的接收器。換能器，就是在壓電陶瓷片的前后表面膠粘上兩塊金屬組成的夾心型振子。頭部用輕金屬做成喇叭形，如圖1所示。尾部用重金屬做成錐形，中部為壓電陶瓷圓環，環中間穿過螺釘。這種結構增大了輻射面積，增強了振子與介質的耦合作用。由于振子是以縱向長度的伸縮，直接帶動頭部輕金屬作同樣縱向長度伸縮(對重金屬的作用小)，這樣所發射的聲波，方向性強，平面性好。另外振子的幾何尺寸也與壓電陶瓷片的共振頻率和發射頻率有關。實驗時用一個換能器作為發射頭，另一個作為接收頭，二換能器的表面應保持互相平行。【實驗裝置】儀器由支架，游標卡尺和兩只超聲壓電陶瓷換能器A、B組成，見圖2。兩只超聲壓電陶瓷換能器的位置分別與游標卡尺C的主尺和游標相對定位。所以兩只換能器相對位置距離的變化量可由游標卡尺直接讀出。輸出3 5 5 2 0SBZ—A信號源頻率調節接信號檢測圖2 SBZ-A型超聲聲速測定儀兩只超聲壓電陶瓷換能器，一只A為發射聲波用(電聲轉換)，另一只B為接收聲波用(聲電轉換)，兩換能器的結構完全相同。A的平面端面用以產生平面波，B的平面則為聲波的接收面與反射界面。支架的結構采取了減震措施，能有效地隔離兩換能器間通過支架而產生的機械震動耦合。從而避免了由于聲波在支架中傳播而引起的測量誤差。【實驗內容】一、駐波法：(共振干涉法)由聲波傳播理論可知，當兩只換能器A、B平面端面間有聲波傳播而此換能器平面端面間的距離又恰好等于其聲波的二分之一波長的整數倍時(L=n·λ／2)，兩平面端面間將形成聲波駐波，在聲波駐波中，波腹處聲壓最大，波節處聲壓最小。接收換能器B的反射界面處為波節。聲壓最小。所以可從接收換能器B端面聲壓的變化，亦即是B端輸出電壓的變化來判斷聲波駐波是否形成以及產生駐波的波腹和波節。拉動游標卡尺C，改變兩只換能器端面間的距離，同時用儀器監測B的輸出電壓幅度變化。記錄下相鄰兩次出現最大電壓數值時游標卡尺的讀數。兩讀數之差的絕對值應等于其聲波波長的二分之一。221λ=−LL聲波的頻率。由專用信號源上的頻率計直接讀出。這樣根據公式(1)就可算出聲波在空氣中的傳播速度。為了提高測量精度，應充分利用整個卡尺的行程，盡可能多的取得產生駐波時的卡尺讀數，然后將所得數據進行處理計算，這樣對波長的測量更為準確。【實驗步驟】1．首先調整發射換能器A上“固定卡環”上的緊固螺絲，使A的平面端與游標卡尺滑動方向相垂直，鎖定后再將接收換能器B移近A。同樣通過調整其“固定卡環”上的緊固螺絲，使B的平面與A的平面端嚴格平行，調整好兩只換能器位置后，將兩只“固定卡環”上的緊固螺絲擰緊，保持換能器的位置固定。這一步已由實驗室工作人員調好不再擰動。2．按圖3接好實驗線路。兩只換能器A、B的輸入和輸出插口均為“紅色”接信號，“黑色”接地。仔細檢查有否接錯，否則將發生短路，影響實驗。圖3 駐波法實驗接線圖3．開啟專用信號源，頻率計的數碼管開始顯示頻率讀數。仔細調節信號源的輸出頻率即“粗”調旋鈕和“細”調旋鈕(詳見附錄一SC2000-Ⅱ型波形發生器)。使頻率計讀數大約在35520HZ左右時，仔細觀察串聯于發射換能器A上的指示小燈泡D。當換能器A處于諧振狀態時。阻抗急劇下降，激勵電流達到最高。指示燈D突然燃亮，此時表明換能器A處于最佳工作狀態，通過接收端B輸出的信號才最強。待電源穩定一段時間后記錄下頻率計上顯示的頻率讀數。4．移動游標卡尺，使兩只換能器端面靠近。但不可接觸。適當調節示波器上Y輸入的“衰減”和“增益”，使熒光屏上出現一條長的豎直亮線(此時示波器的X掃描可停止工作)。調節游標卡尺的微動螺旋，使豎直亮線最長。5．移動游標卡尺，逐漸加大兩只換能器端面間的距離，同時監測示波器熒光屏上的輸出指示。當每出現一次最大值時，讀取并記錄游標的指示讀數。由于儀器反應非常靈敏，為了準確得到接收信號最強的確切位置，可利用游標卡尺上的微動螺旋調節。調節時注意要放松游標上的制動螺絲，擰緊微調螺旋上的緊固螺絲，此時調節游標下面的微調螺旋才起作用。直至出現接收信號最大，示波器熒光屏上出現的豎直亮線最長為止。6．按實驗要求測得所需的多個實驗數據進行處理后，計算出聲波在空氣中的傳播速度。