一種機(jī)械波演示儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械波演示儀，包括底座、設(shè)在底座左端部上的周期振動(dòng)裝置、右端部上的支撐架；一橫桿的一端部定位連接在所述周期振動(dòng)裝置上面的中部，所述橫桿的另一端部定位連接在所述支撐架上面的中部，所述橫桿上設(shè)有標(biāo)尺刻度；一縱桿卡在橫桿的上面；在縱桿的前端設(shè)有第一光電門傳感器、后端設(shè)有第二光電門傳感器；所述第一光電門傳感器和第二光電門傳感器與周期振動(dòng)裝置電連接；一波繩上等距離設(shè)有若干個(gè)紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志，該波繩一端與所述周期振動(dòng)裝置連接、另一端與所述支撐架連接；一控制面板設(shè)在所述底座上并與所述周期振動(dòng)裝置電連接。本實(shí)用新型能演示出繩子做正弦振動(dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并能測量出機(jī)械波的周期、波速、振幅等參數(shù)。
【專利說明】一種機(jī)械波演儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及教學(xué)儀器，具體涉及一種機(jī)械波演示儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 在物理教學(xué)中，有關(guān)機(jī)械波部分的內(nèi)容是比較抽象的，且不易掌握，為了幫助學(xué)生 掌握機(jī)械波的知識(shí)，市場上出現(xiàn)了不少關(guān)于機(jī)械波的演示裝置。如CN 203444671 U公開的 一種繩波、柱波演示器機(jī)械、電氣裝置，該裝置包含電動(dòng)機(jī)、電位器、電池盒、傳動(dòng)機(jī)械、繩、 第一支架、第二支架、第三支架，所述電動(dòng)機(jī)、電位器以及電池盒電連接并固定于第一支架 上，傳動(dòng)機(jī)械一端連接于電動(dòng)機(jī)上，傳動(dòng)機(jī)械固定于第二支架上，繩一頭連接于傳動(dòng)機(jī)械另 一端，繩的另一頭固定于第三支架上。該裝置能夠直觀演示繩波，柱波，調(diào)節(jié)電位器還能改 變波長和頻率，但不能測量出機(jī)械波的周期、波速(單位時(shí)間內(nèi)波形傳播的距離)、振幅等參 數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種機(jī)械波演示儀，其能演示出繩子做正弦振動(dòng)時(shí)的實(shí) 時(shí)狀態(tài)，并能測量出機(jī)械波的周期、波速、振幅等參數(shù)。
[0004] 本實(shí)用新型所述的一種機(jī)械波演示儀，包括底座、設(shè)在底座左端部上的周期振動(dòng) 裝置、設(shè)在底座右端部上的支撐架，其特征是：
[0005] -橫桿的一端部定位連接在所述周期振動(dòng)裝置上面的中部，所述橫桿的另一端部 定位連接在所述支撐架上面的中部，所述橫桿上設(shè)有標(biāo)尺刻度；
[0006] -縱桿的中部下面設(shè)有卡槽，該卡槽卡在所述橫桿的上面；在所述縱桿的前端設(shè) 有第一光電門傳感器，在所述縱桿的后端設(shè)有第二光電門傳感器；所述第一光電門傳感器 和第二光電門傳感器與所述周期振動(dòng)裝置電連接；
[0007] -波繩上等距離設(shè)有若干個(gè)紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志，該波繩置于所述底座的上面且一端與 所述周期振動(dòng)裝置連接、另一端與所述支撐架連接；一控制面板設(shè)在所述底座上，該控制面 板與所述周期振動(dòng)裝置電連接。
[0008] 所述的一種機(jī)械波演示儀，還包括設(shè)在底座上且一端與所述周期振動(dòng)裝置前面下 部連接另一端與所述支撐架前面下部連接的前擋板、設(shè)在底座上且一端與所述周期振動(dòng)裝 置后面下部連接另一端與所述支撐架后面下部連接的后擋板，所述波繩的長度較所述底座 的長度長且位于所述前擋板和后擋板之間；在底座的上面還設(shè)有標(biāo)尺刻度，該標(biāo)尺刻度位 于所述前擋板和后擋板之間并緊靠所述前擋板，所述標(biāo)尺刻度與橫桿上的標(biāo)尺刻度對(duì)應(yīng)一 致。
[0009] 進(jìn)一步，所述周期振動(dòng)裝置包括基板、兩個(gè)對(duì)稱設(shè)在基板前部兩邊的支座、兩端分 別固定連接在所述兩個(gè)支座上的滑桿、設(shè)在所述基板后部并靠近基板右邊的電機(jī)、與所述 電機(jī)輸出端配合連接的轉(zhuǎn)盤、設(shè)在所述基板后部并靠近基板后邊中間部位的固定軸、一端 部與所述固定軸鉸接的活動(dòng)桿、一端與所述活動(dòng)桿中部鉸接另一端與所述轉(zhuǎn)盤的邊緣鉸接 的連桿、與所述活動(dòng)桿另一端部連接并與所述滑桿配合的振動(dòng)子、設(shè)在活動(dòng)桿另一端并位 于所述振動(dòng)子之前的卡繩槽，該卡繩槽與所述波繩的一端連接，還包括與電源連接的PLC 控制電路，該P(yáng)LC控制電路與所述電機(jī)、第一光電門傳感器和第二光電門傳感器電連接，還 與設(shè)在控制面板是的液晶顯示屏電連接。
[0010] 進(jìn)一步，所述控制面板上還設(shè)有電機(jī)調(diào)速旋鈕。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0012] (1)能夠直觀地演示出繩子做正弦振動(dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，能夠控制 繩波的周期、波速、振幅等波形參數(shù)，為演示提供不同的波形；
[0013] (2)通過底座/橫桿上的刻度線與縱桿配合能夠?qū)崟r(shí)測量出波形的波長；
[0014] (3)通過第一光電門傳感器、第二光電門傳感器、PLC控制電路以及液晶顯示屏的 配合，能夠?qū)崟r(shí)測量并顯示出波的周期；
[0015] (4)在繩子上設(shè)置等距離的標(biāo)記，以便實(shí)驗(yàn)者觀察波形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是周期振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3是縱桿的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4是周期振動(dòng)裝置的電路框圖(包括電機(jī))。
[0020] 圖中：1 一底座，2-周期振動(dòng)裝置，3-支撐架，4 一前擋板，5-后擋板，6 -橫桿， 7 -縱桿，8 -波繩，9 -紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志，10 -標(biāo)尺刻度，11 -控制面板，12 -第一光電門傳 感器，13 -第一光電門傳感器，20 -基板，21 -支座，22 -滑桿，23 -電機(jī)，24 -轉(zhuǎn)盤，25 - 固定軸，26 -活動(dòng)桿，27 -連桿，28 -振動(dòng)子，29 -卡繩槽，30 - PLC控制電路，31 -液晶 顯不屏，70 -卡槽。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0022] 參見圖1、圖2、圖3和圖4所示的一種機(jī)械波演示儀，包括底座1、設(shè)在底座左端部 上的周期振動(dòng)裝置2、設(shè)在底座右端部上的支撐架3,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：
[0023] -橫桿6的一端部定位連接在所述周期振動(dòng)裝置2上面的中部，所述橫桿6的另 一端部定位連接在所述支撐架3上面的中部，所述橫桿上設(shè)有標(biāo)尺刻度；
[0024] -縱桿7的中部下面設(shè)有卡槽70,該卡槽卡在所述橫桿6的上面；在所述縱桿的 前端設(shè)有第一光電門傳感器12,在所述縱桿的后端設(shè)有第二光電門傳感器13 ;所述第一光 電門傳感器和第二光電門傳感器與所述周期振動(dòng)裝置2電連接；
[0025] -波繩8上等距離設(shè)有若干個(gè)紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志9,該波繩置于所述底座1的上面且一 端與所述周期振動(dòng)裝置2連接、另一端與所述支撐架3連接；
[0026] -控制面板11設(shè)在所述底座1上，該控制面板與所述周期振動(dòng)裝置2電連接。
[0027] 所述的一種機(jī)械波演示儀，還包括設(shè)在底座1上且一端與所述周期振動(dòng)裝置2前 面下部連接另一端與所述支撐架3前面下部連接的前擋板4、設(shè)在底座1上且一端與所述周 期振動(dòng)裝置2后面下部連接另一端與所述支撐架3后面下部連接的后擋板5,所述波繩的長 度較所述底座的長度長且位于所述前擋板4和后擋板5之間；在底座1的上面還設(shè)有標(biāo)尺 刻度10,該標(biāo)尺刻度位于所述前擋板4和后擋板5之間并緊靠所述前擋板4,所述標(biāo)尺刻度 與橫桿上的標(biāo)尺刻度對(duì)應(yīng)一致。
[0028] 在所述底座上設(shè)置標(biāo)尺刻度，在所述橫桿上也設(shè)置標(biāo)尺刻度，通過底座/橫桿上 的標(biāo)尺刻度與縱桿的配合，能夠測量出波的波長。
[0029] 進(jìn)一步，所述周期振動(dòng)裝置2包括基板20、兩個(gè)對(duì)稱設(shè)在基板前部兩邊的支座21、 兩端分別固定連接在所述兩個(gè)支座上的滑桿22、設(shè)在所述基板后部并靠近基板右邊的電機(jī) 23、與所述電機(jī)輸出端配合連接的轉(zhuǎn)盤24、設(shè)在所述基板后部并靠近基板后邊中間部位的 固定軸25、一端部與所述固定軸鉸接的活動(dòng)桿26、一端與所述活動(dòng)桿中部鉸接另一端與所 述轉(zhuǎn)盤的邊緣鉸接的連桿27、與所述活動(dòng)桿另一端部連接并與所述滑桿配合的振動(dòng)子28、 設(shè)在活動(dòng)桿另一端并位于所述振動(dòng)子之前的卡繩槽29,該卡繩槽與所述波繩8的一端連 接，還包括與電源連接的PLC控制電路30,該P(yáng)LC控制電路與所述電機(jī)23、第一光電門傳感 器12和第二光電門傳感器13電連接，還與設(shè)在控制面板11是的液晶顯示屏31電連接。
[0030] 進(jìn)一步，所述控制面板11上還設(shè)有電機(jī)調(diào)速旋鈕(未畫出）。裝置運(yùn)行時(shí)，實(shí)驗(yàn)者 可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制形成不同的波形。
[0031] 演示時(shí)：打開電源及電機(jī)開關(guān)，選擇合適的轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn) 盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿移動(dòng)，連桿帶動(dòng)活動(dòng)桿擺動(dòng)，活動(dòng)桿擺動(dòng)帶動(dòng)振動(dòng)子沿滑桿往復(fù)移動(dòng)，由于 振動(dòng)子前面的卡繩槽與波繩的一端連接，振動(dòng)子的往復(fù)移動(dòng)將轉(zhuǎn)化為波繩的持續(xù)振動(dòng)，從 而實(shí)現(xiàn)機(jī)械波形的演示。待波繩持續(xù)波動(dòng)穩(wěn)定后，移動(dòng)縱桿，波繩子上對(duì)應(yīng)的紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo) 志在平衡位置振動(dòng)，當(dāng)波繩上的紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志兩次阻隔第一光電門傳感器和第二光電門傳 感器時(shí)，記錄間隔時(shí)間，電信號(hào)傳輸至PLC控制電路，計(jì)算出時(shí)間間隔并通過液晶顯示屏顯 示，通過該間隔時(shí)間即能計(jì)算出機(jī)械波的振動(dòng)周期；已知周期、波長即能計(jì)算出波速、頻率 等其它參數(shù)。演示過程中，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制機(jī)械波的周期、波速、振幅等參數(shù)，為 演示提供不同的波形。
【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)械波演示儀，包括底座（1)、設(shè)在底座左端部上的周期振動(dòng)裝置（2)、設(shè)在底 座右端部上的支撐架（3)，其特征是： 一橫桿（6)的一端部定位連接在所述周期振動(dòng)裝置（2)上面的中部，所述橫桿（6)的另 一端部定位連接在所述支撐架（3)上面的中部，所述橫桿上設(shè)有標(biāo)尺刻度； 一縱桿（7)的中部下面設(shè)有卡槽（70)，該卡槽卡在所述橫桿（6)的上面；在所述縱桿的 前端設(shè)有第一光電門傳感器（12)，在所述縱桿的后端設(shè)有第二光電門傳感器（13);所述第 一光電門傳感器（12)和第二光電門傳感器（13)與所述周期振動(dòng)裝置（2)電連接； 一波繩（8)上等距離設(shè)有若干個(gè)紅色質(zhì)點(diǎn)標(biāo)志（9)，該波繩置于所述底座（1)的上面且 一端與所述周期振動(dòng)裝置（2)連接、另一端與所述支撐架（3)連接； 一控制面板（11)設(shè)在所述底座（1)上，該控制面板與所述周期振動(dòng)裝置（2 )電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械波演示儀，其特征是：還包括設(shè)在底座（1)上且一 端與所述周期振動(dòng)裝置（2)前面下部連接另一端與所述支撐架（3)前面下部連接的前擋板 (4)、設(shè)在底座（1)上且一端與所述周期振動(dòng)裝置（2)后面下部連接另一端與所述支撐架 (3 )后面下部連接的后擋板（5 )，所述波繩（8 )的長度較所述底座的長度長且位于所述前擋 板（4)和后擋板（5)之間；在底座（1)的上面還設(shè)有標(biāo)尺刻度（10)，該標(biāo)尺刻度位于所述前 擋板（4)和后擋板（5)之間并緊靠所述前擋板（4)，所述標(biāo)尺刻度與橫桿上的標(biāo)尺刻度對(duì)應(yīng) 一致。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)械波演示儀，其特征是：所述周期振動(dòng)裝置（2)包 括基板（20 )、兩個(gè)對(duì)稱設(shè)在基板前部兩邊的支座（21 )、兩端分別固定連接在所述兩個(gè)支座 上的滑桿（22)、設(shè)在所述基板后部并靠近基板右邊的電機(jī)（23)、與所述電機(jī)輸出端配合連 接的轉(zhuǎn)盤（24)、設(shè)在所述基板后部并靠近基板后邊中間部位的固定軸（25)、一端部與所述 固定軸鉸接的活動(dòng)桿（26)、一端與所述活動(dòng)桿中部鉸接另一端與所述轉(zhuǎn)盤的邊緣鉸接的連 桿（27)、與所述活動(dòng)桿另一端部連接并與所述滑桿配合的振動(dòng)子（28)、設(shè)在活動(dòng)桿另一端 并位于所述振動(dòng)子之前的卡繩槽（29),該卡繩槽與所述波繩（8)的一端連接，還包括與電 源連接的PLC控制電路（30 )，該P(yáng)LC控制電路與所述電機(jī)（23 )、第一光電門傳感器（12 )和 第二光電門傳感器（13)電連接，還與設(shè)在控制面板（11)是的液晶顯示屏（31)電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)械波演示儀，其特征是：所述控制面板（11)上還 設(shè)有電機(jī)調(diào)速旋鈕。
【文檔編號(hào)】G09B23/06GK203910096SQ201420205974
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】孫衛(wèi)偉, 鄒新政, 劉元林, 傅煌俊 申請人:西南大學(xué)