專利名稱：可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其指一種普通物理實(shí)驗(yàn)用的可聞 聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
聲速的測(cè)量是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中很重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)方法多種多樣， 常用的實(shí)驗(yàn)方法按實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)區(qū)分有超聲聲速測(cè)量?jī)x法和音叉空氣管共鳴法。 這些實(shí)驗(yàn)方法各有千秋，但能給學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)途徑和方法單一，有的實(shí)驗(yàn)精 度和方便性還受限。而當(dāng)今物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有盡可能多的實(shí) 驗(yàn)途徑及方法，因同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)儀器種類或者實(shí)驗(yàn)方法越 多，越能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)儀器還達(dá)不到這個(gè)要求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種使用方便、測(cè)量精度高的可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀。
為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型把透明圓管固定在底座的支架上， 在透明圓管內(nèi)有相對(duì)放置的壓電式話筒和喇叭，壓電式話筒固定在聲反射體上， 壓電式話筒通過(guò)話筒線與電腦虛擬儀器的話筒輸入插孔相連接,喇叭固定在組合 推桿的滑塊上，并通過(guò)可伸縮的螺旋彈簧導(dǎo)線與電腦虛擬儀器的線路輸出插口相 連接。為了使儀器調(diào)節(jié)快速和準(zhǔn)確，組合推桿的內(nèi)側(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)式連接一個(gè)滑塊，還 有一個(gè)與推桿的螺紋咬合的半活動(dòng)滑塊，推桿的外端固定一個(gè)手輪。喇叭和電腦 虛擬儀器線路輸出插孔的連接在透明圓管內(nèi)部分是一個(gè)螺旋彈簧導(dǎo)線。
由于本實(shí)用新型把喇叭固定在組合推桿的滑塊上，推桿上帶有螺紋，并與半 活動(dòng)滑塊上的螺紋寬松式咬合，這樣就使得在粗調(diào)時(shí)，可直接推動(dòng)組合推桿快速 到位，到位后再細(xì)調(diào)時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪細(xì)調(diào)滑塊(喇叭隨之一起動(dòng))的位置，這樣,就 既節(jié)省了學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又保證了測(cè)量精度。在透明圓管內(nèi)，.喇叭的導(dǎo)線用雙股 漆包線絞合后繞成螺旋彈簧結(jié)構(gòu)的，保證了可以長(zhǎng)期反復(fù)伸縮使用不至于卡住和 折斷，外觀也美觀。電腦虛擬儀器的使用，開(kāi)闊了學(xué)生的眼界，并且在實(shí)驗(yàn)室電 腦齊全的前提下，還可節(jié)約信號(hào)發(fā)生器和示波器的實(shí)驗(yàn)成本。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本實(shí)用新型推桿與滑塊之間的連接結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖l。底座2的支撐腳1有四個(gè)，起穩(wěn)定底座2的作用，其中有一個(gè)是螺絲結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)高度的。支架3固定在底座2上。透明圓管11固定在支架3 (左右各一 個(gè))上。聲反射體4固定在透明圓管11的右端頭內(nèi)，要求它對(duì)聲波有良好的反射 作用，壓電式話筒5固定在聲反射體4的內(nèi)側(cè)。喇叭7固定在滑塊8上。螺旋彈簧導(dǎo) 線9的右端接喇叭7，左端接輸入接插件16。電腦虛擬儀器6的線路輸出插孔LINE OUT與輸入接插件16相連。推桿12穿過(guò)也帶有與之配套螺紋(兩者為寬松式咬 合)的半活動(dòng)滑塊IO，其右端頭與滑塊8可轉(zhuǎn)動(dòng)式連接。推桿12的左端固定一個(gè) 手輪13，推桿12、手輪13、半活動(dòng)滑塊IO、滑塊8構(gòu)成組合推桿。壓電式話筒5 通過(guò)話筒線與輸出接插件15相連，電腦虛擬儀器6的話筒輸入插孔MIC也通過(guò)另 一條話筒線與輸出接插件15相連。
滑塊8右側(cè)面要用吸聲性能較好的材料貼上，以防止干擾實(shí)驗(yàn)。半活動(dòng)滑塊IO 可用橡膠等有彈性的材料制作，表面涂上潤(rùn)滑材料，其直徑應(yīng)該比透明圓管ll 的內(nèi)徑略大，以推動(dòng)半活動(dòng)滑塊10可以有適當(dāng)阻力地在透明圓管11內(nèi)滑動(dòng)為好 (以轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13時(shí)半活動(dòng)滑塊10不左右滑動(dòng)為準(zhǔn))。螺旋彈簧導(dǎo)線9可用2根漆包 線擰成一股，再繞成彈簧狀套在推桿12上(其直徑應(yīng)比推桿12直徑大)，這樣就 可以允許滑塊8相對(duì)于半活動(dòng)滑塊10運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也把電信號(hào)接通，并且保證長(zhǎng)期 反復(fù)使用也不會(huì)折斷，也不會(huì)像普通軟導(dǎo)線那樣有可能卡在某處的縫隙內(nèi)，外觀 也比用軟普通導(dǎo)線來(lái)得美觀。
電腦虛擬儀器6為普通電腦安裝現(xiàn)有技術(shù)中已有的基于聲卡的虛擬儀器軟件 V0.94或其他相應(yīng)流行軟件，它在工作時(shí)，可輸出音頻電信號(hào)并同時(shí)具有示波器 的功能，也就是說(shuō)它用電腦代替了信號(hào)發(fā)生器和示波器的功能，其線路輸出插孔 LINE OUT相當(dāng)于信號(hào)發(fā)生器輸出端，話筒輸入插孔MIC相當(dāng)于示波器輸入端。
在圖2中，滑塊8的相對(duì)推桿12—側(cè)的中心區(qū)域制一個(gè)圓形凹陷區(qū)域18，可使 推桿12的右端頭直徑大的部分17陷入其中，該側(cè)面還有一對(duì)可用螺絲20固定其上 的鐵片19 (其內(nèi)側(cè)為一半圓形開(kāi)口)，正好把推桿12的左端頭直徑大的部分17卡 在里面，但允許其轉(zhuǎn)動(dòng)，即本實(shí)用新型所說(shuō)的"可轉(zhuǎn)動(dòng)式連接"。
這樣推桿12平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)都可帶動(dòng)滑塊8左右移動(dòng)。再參見(jiàn)圖l，當(dāng)通過(guò)手輪13 直接左右推動(dòng)推桿12時(shí)，可快速水平移動(dòng)推桿12帶動(dòng)滑塊8以及半活動(dòng)滑塊10水 平左右快速移動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪13時(shí)，則可緩慢地水平左右細(xì)調(diào)滑塊8的位置，這 樣就解決了快調(diào)和細(xì)調(diào)的矛盾。
透明圓管ll可以用玻璃或硬質(zhì)透明塑料制作。為了方便讀取數(shù)據(jù)，還應(yīng)在透 明圓管ll上刻上尺寸刻度，或固定上米尺。透明圓管ll的固定方式可用粘接的方 式，也可增加金屬環(huán)帶圈住透明圓管ll，再把金屬環(huán)帶固定在支架3上的方式。
本儀器的應(yīng)用過(guò)程是這樣的當(dāng)按要求接通電腦虛擬儀器6后，喇叭7發(fā)出聲 音信號(hào)并在透明圓管ll內(nèi)自左至右傳播即入射波，到達(dá)聲反射體4后又被反射回去形成反射波，入射波和反射波在透明圓管ll內(nèi)的該區(qū)間形成駐波，按物理學(xué)原 理，該駐波的相鄰波腹之間(或相鄰波節(jié)之間)的距離d就等于被測(cè)聲波波長(zhǎng)入 的一半，而波腹的位置處的聲音最強(qiáng)(波節(jié)對(duì)應(yīng)聲音最小)，可以通過(guò)移動(dòng)組合
推桿的位置達(dá)到改變喇叭7的位置來(lái)尋找，移動(dòng)喇叭7的位置，可使聲音駐波的波 腹正好處在壓電式話筒5的位置處，再用壓電式話筒5接收后輸入電腦虛擬儀器6， 就可看到波腹處最大的聲音對(duì)應(yīng)的波形(幅度最大)，從而很容易判斷相鄰波腹 的具體位置和距離。測(cè)出聲音波長(zhǎng)A后，聲速V^入Xf二2dXf，其中f為聲音的頻 率，f可直接從電腦虛擬儀器6上讀出。
由于電腦虛擬儀器6具有雙蹤示波器功能，還可以用相位法測(cè)量聲速。
權(quán)利要求1、一種可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀，包含通過(guò)支架固定在底座上的透明圓管，置于透明圓管內(nèi)的壓電式話筒和喇叭，壓電式話筒固定在聲反射體內(nèi)側(cè)，其特征在于喇叭通過(guò)螺旋彈簧導(dǎo)線與電腦虛擬儀器的線路輸出插孔相連接，壓電式話筒通過(guò)話筒線與電腦虛擬儀器的話筒輸入插孔相連接，喇叭固定在組合推桿的滑塊上。
2、 按權(quán)利要求1所述的可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀，其特征是組合推桿的內(nèi)側(cè)可 轉(zhuǎn)動(dòng)式連接一個(gè)滑塊，還有一個(gè)與推桿的螺紋寬松式咬合的半活動(dòng)滑塊，推桿 的外端是一個(gè)手輪。
3、 按權(quán)利要求1所述的可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀，其特征是螺旋彈簧導(dǎo)線由2 根漆包線絞合成一股再繞成彈簧構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可聞聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀。它包含一個(gè)帶有可調(diào)支撐腳和支架的底座，通過(guò)支架固定一個(gè)透明圓管，透明圓管內(nèi)裝上壓電式話筒和聲反射體，還包括帶有喇叭的組合推桿及螺旋彈簧導(dǎo)線，電腦虛擬儀器分別與喇叭和壓電式話筒相接。本實(shí)用新型可快速、高精度測(cè)量可聞聲速，并可利用電腦虛擬儀器進(jìn)行駐波法和相位法測(cè)可聞聲速。本實(shí)用新型可用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
文檔編號(hào)G01H5/00GK201359800SQ200920022459
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者劉錄發(fā), 崔廷軍, 楊學(xué)鋒, 杰 趙 申請(qǐng)人:德州學(xué)院