聲速是多少?

音速也叫“聲速”，指聲波在媒質（介質）中傳播的速度。其大小因媒質的性質和狀態而異。一般說來，音速的數值在固體中比在液體中大，在液體中又比在氣體中大。空氣中的音速，在標準大氣壓條件下約為340米／秒，或1224公里／小時。音速的大小還隨大氣溫度的變化而變化，在對流層中，高度升高時，氣溫下降，音速減小。在平流層下部，氣溫不隨高度而變，音速也不變，為295.2米／秒。空氣流動的規律和飛機的空氣動力特性，在飛行速度小于音速和大于音速的情況下，具有質的差別，因此，研究航空器在大氣中的運動，音速是一個非常重要的基準值。

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**聲速的測量**

二十世紀以來，聲學測量技術發展很快。目前聲學儀器有較大發展，并具有高保真度，很寬的頻率范圍和動態范圍，小的非線性畸變和良好的瞬態響應等。

過去，測量聲波和振動的儀表都是模擬式電子儀表，測量的速度和準確度受到一定的限制。六十年代初。出現了數字式儀表，直接采用數字顯示，提高了測量時讀數的準確度。由于計算技術和高質量、低功耗的大規模集成電路的發展，人們已能用由微處理機控制的自動測量代替逐點測量，使許多需要事后計算的聲學測量和分析工作可以用微計算機實時運算。

以微處理機為中心的測量儀器，不但實現了小型化、多功能，而且由于采用了快速博里葉換算法，從而實現了實時分析。同時也出現了一些新的聲學測量和分析***，例如實時頻譜分析，聲強測量，聲源鑒別，瞬態信號分析，相關分析等。

今后聲學測量的任務是采用新的測量技術，提出新的測量***，使用自動化數字式儀器，以提高測量的準確度和速度。

回顧歷史，可以看到，在發展經典聲學的過程中，許多研究工作是直接用人耳來聽聲音的。直到本世紀，發展了無線電電子學，才使聲波的測量采用了電聲換能器和電子測量儀器。高性能的測量傳聲器、頻譜分析儀和聲級記錄器實現了聲信號的聲壓級測量，頻譜分析和聲信號特性的自動記錄；從而可以測量各種不同頻率、不同強度和波形的聲波，擴展了聲學的研究范圍，促進了近代聲學的發展。可以期望，計算技術和大規模集成電路的發展，微計算機和微處理機在聲學工作中的應用，必將促使近代聲學進一步發展。

傳統***

***1：一個聲音產生后，并不會立刻傳到你的耳朵，通常要經過一段時間。除非你自己有這種經驗，否則這是很難理解的。例如：如果你參加一個運動會，坐在離鳴槍的人有一段距離的地方，你會先看到槍冒煙，后聽到槍聲。這是因為光行進的速度非常快(約1秒鐘300000公里)，而聲音的速度就慢得多(約1秒種340米)。所以你會立刻看到槍冒煙，但聲音要過一會兒之后才會聽到。?

于是早期測量聲音的速度是利用槍來做實驗。幫忙的人要拿著槍在一個量好的距離外，另一個人就拿著馬表站在原點。在看到信號之后，幫忙的人就對空鳴槍。在原點的人一看到槍的火花和煙時，就把馬表按下來；而當他聽到槍聲時，就再按一次馬表讓馬表停下來?？吹交鸹ê吐牭綐屄曋g的時間，就是聲音行經這一段量好距離所需的時間。就能算出聲音的速度。根據這一原理你不妨在今后的校運動會的時候試驗一下（利用百米賽跑就可以了）.

為了測量聲音的速度你需要一個馬表和一個皮尺。量一個500公尺的距離，要盡可能量得準確一點。你和你的同學分別站在兩端；你的同學兩手各拿一塊大石頭（或者鑼、鼓、或者干脆拍手--拍手的聲音太低如果對方聽不到就不好辦了），你則拿一個馬表。當你大叫“開始”時，你的同學要把石頭舉到頭頂，盡量大聲敲擊。?當你一看到石頭撞在一起，就按下馬表。等到你聽到石頭撞擊的音，就再按一下馬表讓馬表停下來。時間方面要記錄到十分之一秒。如果能多做幾次實驗，算出時間的平均值是最好的。?你只要用計算機把你和你同學的距離除以時間，就可以算出聲音的速度了。

***二.

測量聲音的速度還有一種利用回音來測量的的***：（

所謂回聲，就是聲音在傳播的過程中碰到高大的障礙物被反射了回來，不是在電視里（當然是夸張）有時看到一個人面對大山大喊一聲，可以聽到三個、四個甚至五個回聲嗎？

哪么我們就可以根據這樣的原理，站在離高墻較遠的地方(事先測出你到高墻的距離）大聲地喊一下，在你喊的同時按下秒表，當你聽到自己的回聲再按一下秒表，這樣一來，你的喊聲從你那兒到高墻打了一個來回，你只要把上面說的你跟高墻的距離除以測得的時間的一半，這聲音的速度也就出來了（這里要注意的是因為人能分辨出自己的回聲的時間間隔要超過0.1秒，聲音有傳播速度是340米每秒，所以你與墻的距離，至少不得少于17米才行,而且中間還不能有障礙物）。

利用回聲測聲音速度比較高級和精確的做法是：

利用超聲波遇到物體發生反射，超聲波發生器通過電纜線連與超聲接受器連為一體，接受器能將接收到的超聲波信號進行處理并在電腦屏慕上顯示其波形，超聲波發生器每隔固定時間發射一短促的超聲波信號，而接收到的由于障礙物反射回的超聲波信號經儀器處理后也可在電腦屏上顯示出來（兩個波的形狀一大一小便于區分），每個反射波與相應的發射波之間的滯后的時間可經電腦的處理輸出，即能直接從電腦上讀出一個超聲波發射后遇到障礙物返回來的時間間隔，只要你事先測出超聲波發生器到障礙物之間的距離S，并將S除以往返時間的一半就是聲音在空氣里的傳播速度了。（超聲波在空氣中的傳播速度跟一般人能聽得到的聲波速度是相等的）。

測量聲速最簡單、最有效的***之一是利用聲速v、振動頻率f和波長λ之間的基本關系，即實驗時用結構相同的一對（發射器和接收器）超聲壓電陶瓷換能器，來作聲壓與電壓之間的轉換。利用示波器觀察超聲波的振幅和相位，用振幅法和相位法測定波長，由示波器直接讀出頻率f。

(一)諧振頻率

超聲壓電陶瓷換能器是實驗的關鍵部件，每對超聲壓電陶瓷換能器都有其固有的諧振頻率，當換能器系統的工作頻率處于諧振狀態時，發射器發出的超聲波功率最大，是最佳工作狀態。

(二)振幅法

由發射器發出的聲波近似于平面波。經接收器反射后，波將在壓電陶瓷換能器的兩端面間來回反射并且疊加。當兩個換能器之間的距離等于半波長的整數倍時發生共振，產生共振駐波現象，波幅達到極大。由縱波的性質可以證明，振動位移處于波節時，則聲壓是處于波腹。接收器端面近似為一波節，接收到的聲壓最大，經接收器轉換成的電信號也最強。聲壓變化和接收器位置的關系可從實驗中測出，當接收器端面移動到某個共振位置時，示波器上會出現最強的電信號，如果繼續移動接收器，將再次出現最強的電信號，兩次共振位置之間的距離即為1/2λ。

(三)相位法

波是振動狀態的傳播，也可以說是相位的傳播。沿傳播方向上的任何兩點，其振動狀態相同，或者說其相位差為2π的整數倍時兩點間的距離應等于波長λ的整數倍，利用這個公式可測量波長。由于發射器發出的是近似于平面波的超聲波，當接收器端面垂直于波的傳播方向時，其端面上各點都具有相同的相位。沿傳播方向移動接收器時，總可以找到一個位置使得接收到的信號與發射的信號同相。移過的這段距離必然等于超聲波的波長λ。為了判斷相位差并且測定波長，可以利用雙蹤示波器直接比較發射的信號和接收的信號，同時沿傳播方向移動接收器尋找同相點。也可以利用利薩如圖形尋找同相時橢圓退化為斜直線的點。

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