5HZ的頻率不確定度給聲速測定帶來的影響-->Δf=5Hz,f=30000Hz,v=λf-->Δv/v=Δf/f=5/30000=1/60000由於超聲波具有波長短，易於定向發射、易被反射等優點。在超聲波段進行聲速測量的優點還在於超聲波的波長短，可以在短距離較精確的測出聲速。 超聲波的發射和接收一般透過電磁振動與機械振動的相互轉換來實現，最常見的方法是利用壓電效應和磁致伸縮效應來實現的。本實驗採用的是壓電陶瓷製成的換能器(探頭)，這種壓電陶瓷可以在機械振動與交流電壓之間雙向換能。聲波的傳播速度與其頻率和波長的關係為： (1) 由(1)式可知，測得聲波的頻率和波長，就可以得到聲速。同樣，傳播速度亦可用 (2) 表示，若測得聲波傳播所經過的距離L和傳播時間t，也可獲得聲速。 1. 共振干涉法 實驗裝置如圖1所示，圖中和為壓電晶體換能器，作為聲波源，它被低頻訊號發生器輸出的交流電訊號激勵後，由於逆壓電效應發生受迫振動，並向空氣中定向發出以近似的平面聲波；為超聲波接收器，聲波傳至它的接收面上時，再被反射。當和的表面近似平行時，聲波就在兩個平面間來回反射，當兩個平面間距L為半波長的整倍數，即 (3)時，發出的聲波與其反射聲波的相位在處差(n=1，2 ……)，因此形成共振。因為接收器的表面振動位移可以忽略，所以對位移來說是波節，對聲壓來說是波腹。本實驗測量的是聲壓，所以當形成共振時，接收器的輸出會出現明顯增大。從示波器上觀察到的電訊號幅值也是極大值(參見圖2)。圖中各極大之間的距離均為，由於散射和其他損耗，各級大致幅值隨距離增大而逐漸減小。我們只要測出各極大值對應的接收器的位置，就可測出波長。由訊號源讀出超聲波的頻率值後，即可由公式(1)求得聲速。2. 相位比較法 波是振動狀態的傳播，也可以說是位相的傳播。沿波傳播方向的任何兩點同相位時，這兩點間的距離就是波長的整數倍。利用這個原理，可以精確的測量波長。實驗裝置如圖1所示，沿波的傳播方向移動接收器，接收到的訊號再次與發射器的位相相同時，一國的距離等於與聲波的波長。同樣也可以利用李薩如圖形來判斷位相差。實驗中輸入示波器的是來自同一訊號源的訊號，它們的頻率嚴格一致，所以李薩如圖是橢圓，橢圓的傾斜與兩訊號的位相差有關，當兩訊號之間的位相差為0或時，橢圓變成傾斜的直線。3. 時差法 用時差法測量聲速的實驗裝置仍採用上述儀器。由訊號源提供一個脈衝訊號經發出一個脈衝波，經過一段距離的傳播後，該脈衝訊號被接收，再將該訊號返回訊號源，經訊號源內部線路分析、比較處理後輸出脈衝訊號在、之間的傳播時間t，傳播距離L可以從遊標卡尺上讀出，採用公式(2)即可計算出聲速。 4. 逐差法處理資料 在本實驗中，若用遊標卡尺測出個極大值的位置，並依次算出每經過個的距離為這樣就很容易計算出。如測不到20個極大值，則可少測幾個(一定是偶數)，用類似方法計算即可。