全自动声速测量及实验数据处理研究AUTOMATIC MEASUREMENT OF SOUND VELOCITY AND DATA PROCESSING
石明吉,罗鹏晖,陈兰莉,宋金璠,刘斌
摘要(Abstract)：
针对大学物理实验中传统声速测量装置存在的缺陷,利用单片机、上位机、步进电机、步进电机驱动器、采集卡、有效值检测模块和相位差测量模块等搭建了全自动声速测量系统,利用驻波法和相位比较法对声速进行测量。实验结果表明:新型声速测量仪克服了传统测量装置的缺陷,获得的数据量更大,包含的信息也更丰富。由于次峰的影响,常用的逐差法、最小二乘法和Origin软件线性拟合法处理数据误差较大,不能满足实验需要,有必要寻找声速测量数据处理的新方法。为排除次峰的影响,考虑到声速测量数据中极值点的出现具有空间周期性,利用傅里叶变换处理数据得到待测信号的空间频谱图,确定了声波的波长并计算出声速。数据处理结果表明:由于傅里叶变换排除了次峰干扰,使驻波法和相位比较法测量声速的相对误差分别从1.6%和1.0%减小为0.71%和0.41%,比传统方法更适合于处理声速测量数据;此外,从另一个角度证明次频共振现象是形成次峰的重要原因。
关键词(KeyWords)： 声速测量仪;逐差法;最小二乘法;傅里叶变换;次峰;次频;空间周期性
基金项目(Foundation): 南阳理工学院省示范校建设专项研究项目(SFX201718);南阳理工学院高等教育研究基金项目(2017-NGGJJJ-002)
作者(Author): 石明吉,罗鹏晖,陈兰莉,宋金璠,刘斌
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