專利名稱:振動合成演示儀的制作方法
本實用新型提出了一個普通物理教學(xué)演示和實驗儀器，屬于物理教學(xué)實驗儀器技術(shù)領(lǐng)域：
。
目前，一般用電子線路方法制成振動合成演示儀器，參見復(fù)旦大學(xué)付里葉合成儀。
用電子線路產(chǎn)生各個頻率不同振幅和位相的正弦電壓信號，由此輸入示波器觀察物理現(xiàn)象。這種儀器產(chǎn)生信號方式不夠直觀?，F(xiàn)有容器(水槽)中兩塊電極板通電，利用單擺振動在水槽中不同位置得到的電壓信號輸入示波器也能觀察振動實驗。但是此裝置調(diào)節(jié)困難，功能有限。
本實用新型設(shè)計了一種機械結(jié)構(gòu)的振動合成儀，可以直觀演示振動實驗，操作方便并且有多種實驗功能。
本實用新型的技術(shù)解決方案是用一個容器，容器內(nèi)放兩片平行平面的金屬板，此板垂直于容器底面，容器上裝有上、下兩塊蓋板，上、下蓋板之間裝有一組互相嚙合、轉(zhuǎn)速不同的齒輪，齒輪的轉(zhuǎn)軸由金屬制成，從其上端引出導(dǎo)線，從下端各固接一根金屬針電極，在一個齒輪上裝有一個傳動輪〔20〕，傳動輪上安裝傳動帶與一個電機聯(lián)接。這一組齒輪可用五個轉(zhuǎn)速比為13579組成，且每個齒輪安裝的針電極的下端與容器底面垂直，其旋轉(zhuǎn)半徑即電極到軸中心的距離比為11／31／51／71／9，齒輪軸都在同一平面內(nèi)，軸對應(yīng)的在上、下底板上安裝的位置裝有金屬軸套，軸可在軸套中轉(zhuǎn)動及上、下移動，為了實驗?zāi)康目梢匝b有二個電極旋轉(zhuǎn)半徑及齒輪半徑、齒數(shù)都相同的齒輪〔4〕〔5〕，電機可以固定在容器壁上。軸套上可以引出導(dǎo)線到安裝在上蓋板的接線柱上，容器內(nèi)盛水，兩金屬電極板間接直流電源，在水中轉(zhuǎn)動的針形電極上，引出的信號是正弦波信號，可以演示多個實驗。
本儀器有下列優(yōu)點可以直觀顯示振動波形，結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，功能較多，演示效果明顯。
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
圖1是齒輪結(jié)構(gòu)的平面圖。圖2是垂直齒輪平面的剖視圖。容器用絕緣材料如有機玻璃制成，內(nèi)可盛自來水，兩塊金屬極板〔8〕(可用鋁、銅板)浸到水中，引出導(dǎo)線接直流電源，蓋板〔21〕〔22〕用絕緣材料制成如有機玻璃，齒輪〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕的轉(zhuǎn)速比是135779它們的齒數(shù)為105、35、21、45、45、35。齒輪〔2〕和〔7〕是同軸相迭的塔輪，齒輪〔7〕的齒數(shù)是105，傳動輪〔20〕裝迭在齒輪〔6〕上，電機〔19〕裝容器壁上。齒輪可用絕緣材料如環(huán)氧樹脂纖維板制成，蓋板上、下層對應(yīng)軸的位置裝有軸套，中間是齒輪，軸在軸套里可以上下?lián)軇?，使一個齒輪脫離嚙合，調(diào)節(jié)各金屬針電極不同的位置(調(diào)節(jié)不同的位相)。齒輪軸套和軸可用黃銅制成，軸的下端焊接彎成兩直角的金屬針電極，電極至軸的距離是11／31／51／71／9，齒輪〔4〕和齒輪〔5〕的金屬電極旋轉(zhuǎn)半徑取為相同。上蓋板的軸套上焊導(dǎo)線分別引入接線柱〔10〕。
利用本裝置可以做下列實驗顯示諧振動與參考圓的關(guān)系接金屬極板的直流電源的中心抽頭接到示波器地線，接線柱〔10〕的信號電壓接到示波器Y軸，慢慢轉(zhuǎn)動電機，齒輪下端金屬針電極〔14〕作圓周運動，示波器屏上可以看到光點在作簡諧振動。
演示李薩如圖。
①同頻率垂直振動合成，把電極〔14〕〔15〕分別接到示波器的X軸和Y軸，調(diào)節(jié)〔14〕〔15〕電極的位相差，可以得同頻率不同初位相的李薩如圖形。圖3a(位相差π／2)②不同頻率垂直振動的合成，把電極〔11〕和〔12〕分別接到示波器的X軸和Y軸，可以得到ω1ω2＝13的李薩如圖，初位相差可調(diào)節(jié)。圖3b。(位相差π／2)振動付里葉合成(方波)電極〔11〕的信號輸?shù)绞静ǖ腨軸，可得ω的正弦波信號，電極〔12〕信號是3ω的信號，迭加得到圖4合成波形，再把電極〔13〕信號迭加上去得到圖5的波形。
還可以演示同方向同頻率和不同頻率的合成波形、拍頻、振動付里葉合成(三角波)等。
權(quán)利要求
1.一種普通物理教學(xué)演示儀，由一個容器[9]，容器內(nèi)裝有兩片互相平行且與容器底面垂直的金屬板[8]，其特征是容器上、下兩塊蓋板[21]，[22]之間裝有一組互相嚙合且轉(zhuǎn)速不同的齒輪[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]，齒輪的轉(zhuǎn)軸[17]由金屬制成，從其上端接觸引出導(dǎo)線，下端各固接一根金屬針電極[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]，有一個齒輪上裝有一個傳動輪[20]，傳動輪安上傳動帶與一個電機[19]相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的儀器，其特征是可以由五個齒輪組成〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔6〕組成，這五個齒輪的軸〔17〕在同一平面，轉(zhuǎn)速比〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔6〕為13579。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于各齒輪的金屬針電極的下端與容器底面垂直，到各齒輪軸中心的距離比〔11〕〔12〕〔13〕〔14〕〔16〕為11／31／51／71／9。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于每個齒輪軸的對應(yīng)上、下蓋板的位置，裝有金屬軸套〔18〕，軸套徑略大于軸〔17〕徑，軸在齒輪上端到上蓋板距離大于齒輪的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于可裝有二個半徑、齒數(shù)及引出旋轉(zhuǎn)半徑相同電極的齒輪〔5〕、〔4〕。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于電機〔19〕可以裝在容器壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于從軸和軸套引出導(dǎo)線至安在上蓋板的接線柱〔10〕。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的儀器，其特征在于齒輪可用絕緣材料，例如環(huán)氧樹脂纖維板。
9.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的儀器，其特征在于每個齒輪軸的對應(yīng)上、下蓋板的位置，裝有金屬軸套〔18〕，軸套徑略大于軸〔17〕徑，軸在齒輪上端到上蓋板距離大于齒輪的厚度。
專利摘要
本儀器屬于普通物理教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域：
，可以直觀地演示振動及合成，演示多方面的振動合成實驗。本實用新型含有一組齒輪結(jié)構(gòu)，齒輪互相嚙合，齒輪上裝有針形電極，齒輪兩邊裝有兩平板電極，置于容器中。兩平板上加有直流電源容器中盛以水，由一電機帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，針形電極上有不同電壓信號。把它引出接至示波器，可演示振動迭加，付里葉合成等。
文檔編號G09B23/00GK85201035SQ85201035
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者吳志賢 申請人:南京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan