基于LabVIEW的声速测量虚拟实验系统-论文.pdf

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1、第39卷第7期西南师范大学学报(自然科学版)2014年7月Vo1．39No．7JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Ju1．2014基于LabVIEW的声速测量虚拟实验系统①唐曦，谭兴文，雷衍连，邓涛，吴加贵，张巧明，樊利西南大学物理科学与技术学院，重庆400715摘要：根据声速测量实验的教学要求，基于图形化编程语言LabVIEW开发出一种声速测量虚拟实验系统．该系统界面简洁，交互性强，能演示共振干涉法和相位比较

2、法的基本实验操作，并加人了数据处理功能，学生一旦录入测量数据即可自动得出计算结果．该虚拟实验系统可用于课前预习和课堂演示，能有效提升实验教学效果．关键词：大学物理；实验教学；声速测定；LabVIEw中图分类号：G642．0文献标志码：A文章编号：1000—5471(2014)7—0214—04声波是一种在弹性媒质中传播的机械波，传播速度是其重要的物理特性之一．声速的应用领域极其广阔，在定位、探伤、测距等方面都有广泛的应用．由于超声波具有波长短，能定向传播等特点，因此在超声波段测量声速比较便捷．目前

3、实验教学中声速的测定一般都用到了压电陶瓷超声换能器，通过声压和电压的转换，并将转换后的电信号输入到示波器中，通过观察信号的变化规律，从而测出波长，再利用声速与振动频率和波长之间的关系(u—fa)求出声速．根据波长测量方法的区别，教学中一般会分别介绍两种方法：共振干涉法和相位比较法(图1)．(a)共振千涉法co)相位比较法图1实验装置图1实验原理1．1共振干涉法共振干涉法基于波的叠加原理(图1(a))，S1，S2均为压电陶瓷超声换能器．信号源输出特定频率的电信号控制发射器S1发出声波．声波经空气传播

4、到相距一定距离的接收器s2，因接收面与发射面基本平行，声波在发射面与接收面之间被多次反射．设入射波Y和反射波Yz的运动方程分别为：①收稿日期：2013—10一lO基金项目：重庆市科技攻关项目(cstc2012gg—kplAOOOO4)；中央高校基本科研业务费(XDJK2011C065)；西南大学教改项目(2011JY0812011JY083)．作者简介t唐曦(1982一)，男，重庆北碚人，助教，主要从事物理实验教学方面的研究．