基于LabVIEW的驻波法测量声速的实验模拟

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1、第24卷第4期大学物理实验Vo1．24NO．42011年8月PHYSICALEXPERIMENT()FC)[)LLEGEAug．2011文章编号：1007—2934(2011)04—0070—03基于LabVlEW的驻波法测量声速的实验模拟王良甚，武戈，华中文(西安建筑科技大学，陕西西安710055)摘要：利用LabVIEW编写的测量声速的实验模拟软件不仅模拟了传统物理实验的操作过程，而且还加入了数据处理模块，实验数据采集完成后即可得出实验数据处理结果，可以用于学生实验前的预习与探究，或者实验教学中的演示。关键词：LabVIEW；声速测量

2、；数据采集；数据处理中图分类号：TP391．9文献标志码：ALabVIEw是目前应用最广、功能最强大的～n-t(c。t)，图形化软件开发环境[1]。用LabVIEw设计的虚拟仪器和实际的硬件仪器具有相似的操作面板。由此可知，当在X一(2n+1)A的位置上时，声波由于其使用简单方便，目前在过程控制、通信、电振幅最小，处于波节，但按声压来说则处于波腹，子设计生产、实验室等领域得到了广泛应用[2_引。这时示波器上显示的幅度应该最大。不断变动Sz本文中利用其制作的仿真实验，可供学生在计算对S的距离，示波器上就会显示出信号幅度的变机上进行声速测量实

3、验仿真操作。化，对应相邻峰的Sz的位置间的距离即为舍，利1驻波法测量空气中声速的原理用公式V=A即可求出声速。实验中，信号源产生频率为，的正弦信号输2基于LabVIEW的声速测量的仿入换能器S，S发出超声波，Sz将接收的声压转真设计换为电信号输入到示波器。Sz在接收信号的同时反射一部分超声波，由S发出的超声波和Sz反LabVIE程序包括前面板和程序框图两部分。射的超声波在S、S间发生干涉[4]。设入射波的方程为一。s(一)，反射波方程为一A，c。s(+)，则两波的合振动方程为—A()sin(cJ+]，其中A(z)一√A+A~+2AiA。s

4、，图1程序前面板收稿日期：201卜01-25万方数据基于LabVIEW的驻波法测量声速的实验模拟前面板如图1所示，S、S2为两个自定义控件，图3为程序动作控制与数据生成模块。S、Sz用来模拟发生换能器和接收换能器；其下的波形图的初始位置通过其属性节点设置，Sz相对S。的距相当于示波器，用来显示由S1发出的超声波和S2离的变化用滑杆的值和Sz的位置属性节点进行反射的超声波的合振动形成的声压随与S距离控制。For循环的两个分支分别模拟由S发出的的改变而形成的变化，S2与S1的距离由水平指针，o一、超声波Y1一ACOS(一)和s2反射的超声波滑

5、杆来控制；右下方为原始数据记录和处理部分。、^，，f)一、本仿真实验的程序框图分3个模块：程序数Y2一ACOS(ojr+竿z)，之后把两个分支合并之、^，据复位模块、动作控制与数据生成模块、数据采集后输入到波形图，再通过统计Express函数以数与处理模块。值形式显示出波形峰值。程序的数据采集与处理模块由一个包含多个分支的事件结构构成。如图4所示，在数据采集分支，在每次波形图峰值时记录的S与Sz的距离囤⋯画通过移位寄存器依次保存在波峰位置X的数组中。在数据处理分支，对数据采集分支得到的波峰图2程序数据复位模块位置X数组进行拆分后进行分组逐

6、差运算，再结图2为程序数据复位模块，用来对波峰位置合驻波法测量空气中的声速的原理，通过公式节以及数据处理中的分组逐差z水一X等值进行复点对数据进行处理即可得到声速测量值、声速理位清零，以确保程序能够正常运行。论值以及声速的百分差。图3动作控制与数据生成模块图4数据采集与处理模块万方数据72基于Labv1Ew的驻波法测量声速的实验模拟IM]．北京：清华大学出版社，2007．3结论[23郑鹤松．基于LabVIEW的物理演示实验[J]．江西科学，2007，25(3)：302—304．[3]李文联．虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用本文作者创新点

7、在于：以LabVIEW为平台[J]．实验室研究与探索，2004(1)：2O一22。制作的驻波法测量声速的实验具有很高的仿真[4-1凌亚文．大学物理实验[M7．北京：科学出版社，度，不仅模拟了传统物理实验的操作过程，而且还2005．加人了实验数据处理模块，实验数据采集完成后即可得出实验数据处理结果，可以用于学生实验前的预习与探究，或者实验教学中的演示。参考文献：[13刘锡辉．LabVIEW8．20程序设计从入门到精通SimulationoftheExperimentofSoundVelocityMeasuredbyStandingWaveM

8、ethodBasedonLabVIEWWANGLiang—shen，WUGe，HUAZhong-wen(Ⅺ’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi