本實驗描述了使用PC示波器測量聲速。本實驗中使用的ADC-212現(xiàn)已停產(chǎn),但可以使用任何至少有2個通道的PicoScope示波器進行實驗。
所需設(shè)備
兩個麥克風(fēng) - 這里使用的是水晶麥克風(fēng),因為它們價格便宜并且輸出量很大
1米木制規(guī)則
數(shù)字存儲示波器 - 使用ADC-212
一個氣球 - 突然響起一個巨大的聲源
實驗設(shè)置
如下所示設(shè)置實驗,兩個晶體麥克風(fēng)相距1米。
示波器時基設(shè)置為500μs/ div,觸發(fā)位置設(shè)置為10%預(yù)觸發(fā)。這允許我們在事件發(fā)生之前收集500μs的數(shù)據(jù)和4.5ms的數(shù)據(jù)。
結(jié)果 氣球從距離最前面的Mic大約2米處爆裂。下圖清楚地顯示了結(jié)果。 左手“Blue”曲線來自最前面的Mic(Mic1),而右手“Red”曲線來自最遠的Mic(Mic2)。 Mic1在-164μs和500μs之間的波形在Mic2的跡線中清晰可見,延遲了2929μs。 在Mic1的波形中存在第二個變化,大約1.5ms,由一個墻壁或天花板的回波引起。
從該圖中我們可以測量兩個波形之間的時間 - 2929μs。這超過1米,相當(dāng)于341.4米/秒。 在通過空氣計算聲速時,我們需要考慮可能影響速度的因素。 主要因素是: 溫度。 水蒸氣含量(相對濕度)。 測試期間的溫度和相對濕度分別為約20℃和50%。 我們可以使用下表找到預(yù)期的速度:344 m / s或2.907 ms / m。 匹配與上面顯示的觀察結(jié)果非常吻合。