专利名称：变频定距声速测量实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理教学实验仪器，特别是一种声速测量实验仪器。
技术背景目前大学物理实验中使用的声速测量实验仪器，主要包括超声波换能器一对，用 于发射和接收超声波；百分之一毫米准确度的螺杆位移系统(带动接收超声波换能器移动)；信号发生器和示波器。其利用驻波法或相位法测量空气中的声速。这类实验仪器，都具有精密复杂的机械传动装置，在超声波接收换能器前进和后退的反向移动时，都存在空程差，此外，由于精密机械仪器成本较高。所有这类仪器的共同点是实验时，仪器发出的超声波的频率都是固定不变的，如果频率发生变化，会导致测量误差
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有声速实验仪器存在的机械部分要求精度高、存在空程差、成本高的问题，利用音频信号发生器信号调节范围宽的特点，固定发声端和接收端(也是声波反射端)的距离，通过调节音频信号的频率，使其在固定长度的传声通道的圆管内形成驻波，利用相位法和驻波法，测量声速。本发明采用如下技术方案一种变频定距声速测量实验仪，其包括一根圆管，发声喇叭和拾音喇叭分别安装于圆管的两端，发声喇机与可输出不同频率信号的信号发生器的输出端相连，拾音喇机与对音频信号进行放大的音频功放相连，激励发声喇叭的信号还被连接到双踪示波器的CH2通道，音频功放的输出信号接到示波器的CHl通道。连续改变信号发生器的频率，利用相位法或驻波法，测量声速。所述的发声喇叭和拾音喇叭的距离固定不变。所述的发声喇叭和拾音喇叭均为金属膜全频小喇叭。所述的测量方法是连续改变信号发生器的频率来测量声速。本实用新型在透明圆管的两端相对安装金属膜小喇叭，一个喇叭与可调音频信号发生器相连，成为发声喇叭，另一喇叭作为拾音器使用，接收声音，并变成电信号输入到小型音频功放中放大，该喇叭还把传来的声波反射回去。此外，把激励发声喇叭的正弦输入信号连到双踪示波器的CH2通道，音频功放的输出信号接到示波器的CHl通道。通过调节信号发生器的频率，可以在示波器上看到发声和接收信号频率比为I : 1，相位差不断变化时形成的直线、椭圆、圆及其不断交替变化。在发声和拾音信号的相位差为2η π和(2η+1) π、即示波器上显示不同方向直线时记录信号发生器的频率值，利用两个喇叭之间的距离和记录的喇叭激励信号的频率值，就可以计算出声速。本实用新型的优点没有复杂精密的机械传动部分，提高了仪器的可靠性，降低了成本；可用于高校的声速测量实验或演示物理实验。


[0011]图I为本实用新型的结构示意图。图中1、透明圆管,2、发声喇机,3、拾音喇机,4、音频功放,5、不波器,6、信号发生器。
具体实施方式
如图I所示，透明圆管I的左端安装有发声喇叭2，右端安装有拾音喇叭3，信号发生器的输出信号连接到发声喇叭2，喇叭2发出的声波通过圆管I传到喇叭3，并部分被反射回喇叭2，再有部分反射，回到喇叭3，经多次反射，内部声波达到稳定状态，喇叭3接收声波后变成电信号，传输给音频功放4，经功放4放大的信号连接到示波器5的CHl通道。信号发生器6激励喇叭2的信号也被连接到示波器5的CH2通道。实验时，通过调节信号发生器的频率f，可以在示波器上看到发声和拾音信号频率比为I : 1，相位差不断变化时形成的直线、椭圆、圆及其不断交替变化。在发声和拾音信号的相位差为2ηπ和(2η+1) π、即示波器上显示不同方向直线时记录信号发生器的频率值
和f2，利用两个喇叭之间的距离L和记录的喇叭激励信号的频率，就可以计算出声速V，即 V = 2L (f2_fi) ο
权利要求1.一种变频定距声速测量实验仪，其特征在于其包括一根圆管，发声喇叭和拾音喇叭分别安装于圆管的两端，发声喇叭与可输出不同频率信号的信号发生器的输出端相连，拾音喇叭与对音频信号进行放大的音频功放相连，激励发声喇叭的信号还被连接到双踪示波器的CH2通道，音频功放的输出信号连接到示波器的CHl通道；连续改变信号发生器的频率，利用相位法或驻波法，测量声速。
2.根据权利要求I所述的变频定距声速测量实验仪，其特征在于所述的发声喇叭和拾音喇叭的距离固定不变。
3.根据权利要求I所述的变频定距声速测量实验仪，其特征在于连续改变信号发生器的频率，激励发声喇叭发出声音，利用相位法或驻波法，测量声速。
4.根据权利要求I所述的变频定距声速测量实验仪，其特征在于所述的发声喇叭和拾音喇叭均为金属膜全频小喇叭。
专利摘要变频定距声速测量实验仪，属于物理教学实验仪器领域。本实用新型包括一根圆管，发声喇叭和拾音喇叭分别安装于圆管的两端，发声喇叭与可调音频信号发生器的输出端相连，拾音喇叭与对音频信号进行放大的功放相连，激励发声喇叭的信号还连接到双踪示波器的CH2通道，音频功放的输出信号接到示波器的CH1通道，测量时，通过连续改变信号发生器的输出频率，利用相位法，测量声速。本实用新型没有复杂精密的机械传动部分，提高了仪器的可靠性，降低了成本；可用于高校的声速测量实验或演示物理实验。
文档编号G01H5/00GK202382846SQ201120552328
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者何雨航, 李宝胜, 王吉有, 王翀 申请人:北京工业大学