一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種聲學演示設(shè)備，尤其涉及一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置。本聲學實驗裝置包括共鳴球(3)、旋轉(zhuǎn)連桿(4)和聲源控制裝置(5)三部分，其特征在于：共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿(4)，懸掛于固定點(1)并且與所述共鳴球(3)相連，即兩個完全一樣的共鳴球其短管(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿(4)對稱兩端；聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。本實驗裝置可以通過演示旋轉(zhuǎn)快慢來研究共鳴器共振強度與外界聲源頻率、強度以及自身物理參數(shù)的關(guān)系，既可定性又可定量分析。
【專利說明】一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種聲學演示設(shè)備，尤其涉及一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在常用的演示聲共振現(xiàn)象的教學儀器是共振音叉。音叉是由音叉振動體和其共鳴箱組成。當一個音叉振動時，它與其音箱共同振動同時有聲波從共鳴箱開口發(fā)射出來，若將另一個與它完全一樣的音叉放到它的面前，且開口相對，第一個音叉振動發(fā)出的聲波就傳到第二個音叉，使其共鳴箱空氣柱共振進而使音叉也振動起來。整套實驗流程可以較好的展現(xiàn)聲共振的原理與現(xiàn)象，但只能定性觀察不能定量研究，也不能深層次探究影響共振的因素，可演示的內(nèi)容較少。
[0003]亥姆霍茲共鳴器可受外界聲場的激發(fā)并消耗其能量成為吸聲體。空腔內(nèi)的振動又可以通過短管發(fā)出聲波加強外面的聲場。正是利用此原理，將兩個相同的共鳴器用桿連接起來的旋轉(zhuǎn)木馬就可以在合適頻率和強度的聲音環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，并借之研究共鳴球共振頻率以及影響共鳴球共振強弱的因素等物理問題。與音叉相比將亥姆霍茲旋轉(zhuǎn)木馬引入聲共振的教學，不僅可以從定性與定量兩個角度研究聲共振現(xiàn)象，而且富于變化的實驗現(xiàn)象促使學生們從深層次理解物理學本質(zhì)，大大豐富課堂內(nèi)容，激發(fā)學生們探索與學習的熱情。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了更好的開展聲學共振的演不，克服傳統(tǒng)聲學教學模型的演不單一不能定量研究的缺陷，本發(fā)明的目的在于:提供一種即可定性又可作定量分析、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、形象直觀的利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置。
[0005]具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案如下:
[0006]一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置，其特征在于，包括:共鳴球、旋轉(zhuǎn)連桿和聲源控制裝置。其中，所述共鳴球由短管插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿，與所述共鳴球相連，即兩個完全一樣的共鳴球其短管朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿對稱兩端；所述聲源控制裝置為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
[0007]其中，所述共鳴球大小尺寸設(shè)置多種，能夠保證共鳴球固有頻率多樣。
[0008]其中，所述旋轉(zhuǎn)連桿的材料密度較小，彎曲強度較大，能夠保證裝置的自身轉(zhuǎn)動慣量相對較小，而且形變較小。
[0009]其中，所述旋轉(zhuǎn)連桿用細線懸掛固定，保證裝置扭矩較小，旋轉(zhuǎn)阻力較小。
[0010]其中，所述聲源控制裝置中的音響是大功率輸出，喇叭尺寸較大,能夠輸出低頻聲源信號。
[0011]本發(fā)明取得的有益效果是:(I)該裝置能把共鳴球短管聲壓巧妙地轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動力，可以通過演示旋轉(zhuǎn)快慢來研究共鳴球共振強度與外界聲源頻率、強度以及自身物理參數(shù)的關(guān)系；(2)能為中學和大學物理實驗提供形象直觀的聲共鳴演示，既可定性又可定量分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型裝置中的共鳴球結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、固定點，2、短管，3、共鳴球，4、旋轉(zhuǎn)連桿，5、聲源控制裝置。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0016]實施例:
[0017]如圖2所示，本實施例中提供一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學演示裝置，所述聲學演示裝置包括共鳴球(3)、旋轉(zhuǎn)連桿(4)和聲源控制裝置(5)。其中，所述共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿
(4)，由細線懸吊在固定點(I)上并與所述共鳴球(3)相連，即兩個完全一樣的共鳴其短管
(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿⑷對稱兩端；所述聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
[0018]本實施例中，所述共鳴球(3)大小尺寸設(shè)置多種，能夠保證演示多種情況的聲共振實驗。
[0019]本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)連桿(4)的材料密度較小，彎曲強度較大，能夠保證裝置的自身轉(zhuǎn)動慣量相對較小，而且形變較小。
[0020]本實施例中，所述旋轉(zhuǎn)連桿(4)用細線懸掛固定于固定點，保證裝置扭矩較小，旋轉(zhuǎn)阻力較小。
[0021]本實施例中，所述聲源控制裝置(5)中的音響是大功率輸出，喇叭尺寸較大,能夠輸出低頻聲源信號。其中輸出的低頻聲源信號為共鳴球的固有頻率信號。
[0022]本實施例中，調(diào)整音響和實驗裝置的相對位置，避免多普勒效應(yīng)的影響。即保證在任意時刻兩個共鳴球(3)接收到同樣的聲音信號，不受其旋轉(zhuǎn)影響。本例采取將實驗裝置放置在音響正上方的方法。
[0023]本實施例中，在封閉的小實驗室進行實驗，聲能量密度高，聲波經(jīng)過多次反射后疊力口，效果加強。
[0024]本實施例可以用于演示聲源頻率對旋轉(zhuǎn)快慢的影響、聲源聲強對旋轉(zhuǎn)快慢的影響、共鳴球自身參量對旋轉(zhuǎn)快慢的影響以及旋轉(zhuǎn)半徑對旋轉(zhuǎn)快慢的影響等多種聲學實驗。其中共鳴球可變參量有:共鳴球空腔體積的大小，共鳴球短管的長度，短管開口的面積等。
[0025]由此可知，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，把聲壓這個微小的作用力轉(zhuǎn)化為共鳴球的旋轉(zhuǎn)力，通過觀測旋轉(zhuǎn)木馬旋轉(zhuǎn)快慢就可以得出聲壓的大小，成本較低，功能較多，通過該聲音演示裝置可以把抽象的聲學物理知識具體化、形象化，易于使用者理解。
【權(quán)利要求】
1.一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學實驗裝置，其特征在于，包括: 共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實際需要而定； 旋轉(zhuǎn)連桿(4)，懸掛于固定點(I)并且與所述共鳴球(3)相連，即兩個完全一樣的共鳴球其短管(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿(4)對稱兩端； 聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
【文檔編號】G09B23/14GK204117445SQ201420469128
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】李楠, 武燁存, 朱常青 申請人:北京理工大學