专利名称：可闻声速测量实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理实验仪器，尤其指一种普通物理实验用的可闻 声速测量实验仪。
背景技术：
声速的测量是大学物理实验中很重要的一个实验项目，实验方法多种多样， 常用的实验方法按实验仪器来区分有超声声速测量仪法和音叉空气管共鸣法。 这些实验方法各有千秋，但能给学生提供的实验途径和方法单一，有的实验精 度和方便性还受限。而当今物理实验教学要求同一个实验项目有尽可能多的实 验途径及方法，因同一个实验项目给学生提供的实验仪器种类或者实验方法越 多，越能培养学生的创新能力，而现有技术的实验仪器还达不到这个要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种使用方便、测量精度高的可闻声速测量实验仪。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型把透明圆管固定在底座的支架上， 在透明圆管内有相对放置的压电式话筒和喇叭，压电式话筒固定在声反射体上， 压电式话筒通过话筒线与电脑虚拟仪器的话筒输入插孔相连接,喇叭固定在组合 推杆的滑块上，并通过可伸縮的螺旋弹簧导线与电脑虚拟仪器的线路输出插口相 连接。为了使仪器调节快速和准确，组合推杆的内侧可转动式连接一个滑块，还 有一个与推杆的螺纹咬合的半活动滑块，推杆的外端固定一个手轮。喇叭和电脑 虚拟仪器线路输出插孔的连接在透明圆管内部分是一个螺旋弹簧导线。
由于本实用新型把喇叭固定在组合推杆的滑块上，推杆上带有螺纹，并与半 活动滑块上的螺纹宽松式咬合，这样就使得在粗调时，可直接推动组合推杆快速 到位，到位后再细调时可转动手轮细调滑块(喇叭随之一起动)的位置，这样,就 既节省了学生实验时间，又保证了测量精度。在透明圆管内，.喇叭的导线用双股 漆包线绞合后绕成螺旋弹簧结构的，保证了可以长期反复伸縮使用不至于卡住和 折断，外观也美观。电脑虚拟仪器的使用，开阔了学生的眼界，并且在实验室电 脑齐全的前提下，还可节约信号发生器和示波器的实验成本。


图l是本实用新型的结构原理示意图。
图2是本实用新型推杆与滑块之间的连接结构图。
具体实施方式

参见图l。底座2的支撑脚1有四个，起稳定底座2的作用，其中有一个是螺丝结构可调节高度的。支架3固定在底座2上。透明圆管11固定在支架3 (左右各一 个)上。声反射体4固定在透明圆管11的右端头内，要求它对声波有良好的反射 作用，压电式话筒5固定在声反射体4的内侧。喇叭7固定在滑块8上。螺旋弹簧导 线9的右端接喇叭7，左端接输入接插件16。电脑虚拟仪器6的线路输出插孔LINE OUT与输入接插件16相连。推杆12穿过也带有与之配套螺纹(两者为宽松式咬 合)的半活动滑块IO，其右端头与滑块8可转动式连接。推杆12的左端固定一个 手轮13，推杆12、手轮13、半活动滑块IO、滑块8构成组合推杆。压电式话筒5 通过话筒线与输出接插件15相连，电脑虚拟仪器6的话筒输入插孔MIC也通过另 一条话筒线与输出接插件15相连。
滑块8右侧面要用吸声性能较好的材料贴上，以防止干扰实验。半活动滑块IO 可用橡胶等有弹性的材料制作，表面涂上润滑材料，其直径应该比透明圆管ll 的内径略大，以推动半活动滑块10可以有适当阻力地在透明圆管11内滑动为好 (以转动手轮13时半活动滑块10不左右滑动为准)。螺旋弹簧导线9可用2根漆包 线拧成一股，再绕成弹簧状套在推杆12上(其直径应比推杆12直径大)，这样就 可以允许滑块8相对于半活动滑块10运动，同时也把电信号接通，并且保证长期 反复使用也不会折断，也不会像普通软导线那样有可能卡在某处的缝隙内，外观 也比用软普通导线来得美观。
电脑虚拟仪器6为普通电脑安装现有技术中已有的基于声卡的虚拟仪器软件 V0.94或其他相应流行软件，它在工作时，可输出音频电信号并同时具有示波器 的功能，也就是说它用电脑代替了信号发生器和示波器的功能，其线路输出插孔 LINE OUT相当于信号发生器输出端，话筒输入插孔MIC相当于示波器输入端。
在图2中，滑块8的相对推杆12—侧的中心区域制一个圆形凹陷区域18，可使 推杆12的右端头直径大的部分17陷入其中，该侧面还有一对可用螺丝20固定其上 的铁片19 (其内侧为一半圆形开口)，正好把推杆12的左端头直径大的部分17卡 在里面，但允许其转动，即本实用新型所说的"可转动式连接"。
这样推杆12平动或转动都可带动滑块8左右移动。再参见图l，当通过手轮13 直接左右推动推杆12时，可快速水平移动推杆12带动滑块8以及半活动滑块10水 平左右快速移动；当转动手轮13时，则可缓慢地水平左右细调滑块8的位置，这 样就解决了快调和细调的矛盾。
透明圆管ll可以用玻璃或硬质透明塑料制作。为了方便读取数据，还应在透 明圆管ll上刻上尺寸刻度，或固定上米尺。透明圆管ll的固定方式可用粘接的方 式，也可增加金属环带圈住透明圆管ll，再把金属环带固定在支架3上的方式。
本仪器的应用过程是这样的当按要求接通电脑虚拟仪器6后，喇叭7发出声 音信号并在透明圆管ll内自左至右传播即入射波，到达声反射体4后又被反射回去形成反射波，入射波和反射波在透明圆管ll内的该区间形成驻波，按物理学原 理，该驻波的相邻波腹之间(或相邻波节之间)的距离d就等于被测声波波长入 的一半，而波腹的位置处的声音最强(波节对应声音最小)，可以通过移动组合
推杆的位置达到改变喇叭7的位置来寻找，移动喇叭7的位置，可使声音驻波的波 腹正好处在压电式话筒5的位置处，再用压电式话筒5接收后输入电脑虚拟仪器6， 就可看到波腹处最大的声音对应的波形(幅度最大)，从而很容易判断相邻波腹 的具体位置和距离。测出声音波长A后，声速V^入Xf二2dXf，其中f为声音的频 率，f可直接从电脑虚拟仪器6上读出。
由于电脑虚拟仪器6具有双踪示波器功能，还可以用相位法测量声速。
权利要求1、一种可闻声速测量实验仪，包含通过支架固定在底座上的透明圆管，置于透明圆管内的压电式话筒和喇叭，压电式话筒固定在声反射体内侧，其特征在于喇叭通过螺旋弹簧导线与电脑虚拟仪器的线路输出插孔相连接，压电式话筒通过话筒线与电脑虚拟仪器的话筒输入插孔相连接，喇叭固定在组合推杆的滑块上。
2、 按权利要求1所述的可闻声速测量实验仪，其特征是组合推杆的内侧可 转动式连接一个滑块，还有一个与推杆的螺纹宽松式咬合的半活动滑块，推杆 的外端是一个手轮。
3、 按权利要求1所述的可闻声速测量实验仪，其特征是螺旋弹簧导线由2 根漆包线绞合成一股再绕成弹簧构成。
专利摘要本实用新型公开了一种可闻声速测量实验仪。它包含一个带有可调支撑脚和支架的底座，通过支架固定一个透明圆管，透明圆管内装上压电式话筒和声反射体，还包括带有喇叭的组合推杆及螺旋弹簧导线，电脑虚拟仪器分别与喇叭和压电式话筒相接。本实用新型可快速、高精度测量可闻声速，并可利用电脑虚拟仪器进行驻波法和相位法测可闻声速。本实用新型可用于物理实验教学。
文档编号G01H5/00GK201359800SQ200920022459
公开日2009年12月9日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者刘录发, 崔廷军, 杨学锋, 杰 赵 申请人:德州学院