專利名稱：聲波可視化演示系統及其聲波演示方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聲波可視化演示系統及其聲波演示方法。
背景技術：
聲波是聲音的傳播形式，是一種機械波，由物體(聲源)振動產生。聲波的振動在空氣中以疏密相間的形式向四面八方傳播。在氣體和液體介質中傳播時是一種縱波，這個傳播過程只是能量的傳遞過程，而不發(fā)生質量的傳遞。人耳可以聽到的聲波的頻率一般在 20赫茲至20000赫茲之間。但是聲波是怎樣產生的？現有的教學基本采用彈簧振動作為實驗手段，通過聽彈簧振動的聲音，來想象聲波的傳播。因為不能直觀的顯現聲波的波形，所以學生難以理解。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了向人們提供一種聲波可視化演示系統及其聲波演示方法，通過該演示裝置，可以非常直觀的觀察聲波的波形，從而正確理解聲波在空氣中以疏密波的形式傳播、且在傳播過程中振動的空氣分子不隨聲波向前移動的道理。為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是聲波可視化演示系統，其特點是， 包括一演示臺、設置在演示臺上的發(fā)聲演示機構、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕；所述的發(fā)聲演示機構包括一喇叭模型、一振膜、一棱鏡、一激光束發(fā)生器、一弧形屏幕；其中所述的喇叭模型中設有揚聲器；所述的振膜設置在揚聲器的前方，所述的激光束發(fā)生器設置在振膜前方，該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準所述振膜；所述的棱鏡和弧形屏幕順序間隔設置在所述激光束發(fā)生器的旁側。上述聲波可視化演示系統，其中，還包括一棱鏡旋轉機構，所述的棱鏡旋轉機構與棱鏡連接。上述聲波可視化演示系統，其中，所述的棱鏡旋轉機構主要由電機構成，所述電機的輸出軸與棱鏡連接。上述聲波可視化演示系統，其中，所述的棱鏡旋轉機構是勻速旋轉。上述聲波可視化演示系統，其中，所述的棱鏡為三棱鏡。上述聲波可視化演示系統，其中，所述的弧形屏幕為金屬貼膜屏幕。采用上述聲波可視化演示系統演示聲波的方法，其中，包括以下步驟a、在演示臺上設置發(fā)聲演示機構、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕；所述的發(fā)聲演示機構包括一喇叭模型、一振膜、一棱鏡、一激光束發(fā)生器、一弧形屏幕；其中所述的喇叭模型中設有揚聲器；所述的振膜設置在揚聲器的前方，所述的激光束發(fā)生器設置在振膜前方，該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準所述振膜；所述的棱鏡設置在振膜反射激光束的光路上，該棱鏡與所述弧形屏幕相對；b、激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準喇叭模型前的振膜；C、喇叭模型中揚聲器發(fā)出的聲音，引起振膜的振動；通過振膜的凹凸面反射的激光束出現不規(guī)則的波形，該不規(guī)則的縱型波經過旋轉的三棱鏡的折射，被投射到弧形屏幕上，形成不斷變幻的連續(xù)的聲波波形圖。由于本發(fā)明采用了以上的技術方案，采用揚聲器作為聲源，激光束發(fā)生器發(fā)射激光束，振膜將橫波變成縱波，棱鏡將激光束通過薄膜反射過來的縱波均勻地展現在弧形幕上。從而通過電學和光學原理，將看不見的聲波變成可以看得見的波形圖。


本發(fā)明的具體結構由以下的實施例及其附圖進一步給出。圖1是本發(fā)明聲波可視化演示系統的一種實施例的結構主視圖。圖2是圖1的左視圖(部分剖視)。圖3是圖1的俯視圖。
具體實施例方式請參閱圖1 圖3。本發(fā)明聲波可視化演示系統，包括一演示臺1、設置在演示臺上的發(fā)聲演示機構2、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕 3。所述的演示臺1包括臺面11、箱體12。所述的發(fā)聲演示機構2設置在臺面11上，該發(fā)聲演示機構2包括一喇叭模型21、一振膜22、一棱鏡23、一激光束發(fā)生器對、一弧形屏幕 25。所述的喇叭模型21通過支架211設置在臺面11上，在該喇叭模型中設有揚聲器212。 所述的振膜22通過支架221設置在臺面11上，該振膜22位于揚聲器212的正前方。所述的棱鏡23和激光束發(fā)生器M分別通過各自的支架231、241設置在臺面11上，均設置在振膜22前方，且該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準所述振膜，該光路如圖3中a所示。本實施例中所述的弧形屏幕25為金屬貼膜屏幕，通過支架251設置在臺面11上。所述的棱鏡為三棱鏡，該三棱鏡設置在振膜反射激光束的光路b上，與所述弧形屏幕25相對，經過三棱鏡的折射，波形通過光路c被投射到弧形屏幕上。所述的聲波可視化演示系統中，還包括一棱鏡旋轉機構沈，所述的棱鏡旋轉機構主要由電機構成，所述電機的輸出軸與棱鏡連接，使所述的棱鏡作勻速旋轉。所述功能控制按鈕3設置在臺面的操作區(qū)，其包括電源開關按鈕31、揚聲器啟動按鈕32、以及棱鏡旋轉按鈕33。本發(fā)明演示聲波的方法是在演示臺上安置一個如上述的發(fā)聲演示機構和功能控制按鈕，參與者啟動功能控制按鈕，該發(fā)聲演示機構的喇叭模型中揚聲器發(fā)出聲音，引起振膜的振動，同時激光束開啟對準喇叭模型前的振膜。振膜振動時會有一個凹凸面，通過振膜的凹凸面反射的激光束便會出現不規(guī)則的波形，該不規(guī)則的縱型波經過三棱鏡的折射，被投射到弧形屏幕上。三棱鏡下面安裝有棱鏡旋轉機構，使三棱鏡一直處于勻速轉動狀態(tài)。不規(guī)則的縱型波經過三棱鏡的折射和轉動，被均勻地投灑在弧形屏幕上。由于人的眼睛有短暫的視覺停留(約為0.1到0.2秒之間)的原因，因此，在這段時間內激光束形成和通過光學原理展示出來的波形圖，都會被視覺記憶。伴隨著揚聲器發(fā)出的音樂的跌宕起伏，參與者可以看清弧形屏幕上出現的不斷變幻的連續(xù)的波形圖，等于親眼“看見”聲波的波形，顯示的波形之一如圖1中的A所示。從而知道聲音是由物體振動產生的、聲音可在空氣中傳播、 以及聲波在空氣中以疏密波的形式向四面八方傳播的道理。
權利要求
1.聲波可視化演示系統，其特征在于，包括一演示臺、設置在演示臺上的發(fā)聲演示機構、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕；所述的發(fā)聲演示機構包括一喇叭模型、一振膜、一棱鏡、一激光束發(fā)生器、一弧形屏幕；其中所述的喇叭模型中設有揚聲器；所述的振膜設置在揚聲器的前方，所述的激光束發(fā)生器設置在振膜前方， 該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準所述振膜；所述的棱鏡設置在振膜反射激光束的光路上，該棱鏡與所述弧形屏幕相對。
2.根據權利要求1所述的聲波可視化演示系統，其特征在于，還包括一棱鏡旋轉機構， 所述的棱鏡旋轉機構與棱鏡連接。
3.根據權利要求2所述的聲波可視化演示系統，其特征在于，所述的棱鏡旋轉機構主要由電機構成，所述電機的輸出軸與棱鏡連接。
4.根據權利要求2或3所述的聲波可視化演示系統，其特征在于，所述的棱鏡旋轉機構是勻速旋轉。
5.根據權利要求1所述的聲波可視化演示系統，其特征在于，所述的棱鏡為三棱鏡。
6.根據權利要求1所述的聲波可視化演示系統，其特征在于，所述的弧形屏幕為金屬貼膜屏幕。
7.采用權利要求1 6所述的聲波可視化演示系統演示聲波的方法，其特征在于，包括以下步驟a、在演示臺上設置發(fā)聲演示機構、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕；所述的發(fā)聲演示機構包括一喇叭模型、一振膜、一棱鏡、一激光束發(fā)生器、 一弧形屏幕；其中所述的喇叭模型中設有揚聲器；所述的振膜設置在揚聲器的前方，所述的激光束發(fā)生器設置在振膜前方，該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準所述振膜；所述的棱鏡設置在振膜反射激光束的光路上，該棱鏡與所述弧形屏幕相對；b、激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準喇叭模型前的振膜；C、喇叭模型中揚聲器發(fā)出的聲音，引起振膜的振動；通過振膜的凹凸面反射的激光束出現不規(guī)則的波形，該不規(guī)則的縱型波經過旋轉的三棱鏡的折射，被投射到弧形屏幕上，形成不斷變幻的連續(xù)的聲波波形圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聲波可視化演示系統及其聲波演示方法，其特點是，包括一演示臺、設置在演示臺上的發(fā)聲演示機構、以及設置在所述演示臺上的與發(fā)聲演示機構相連接的功能控制按鈕；發(fā)聲演示機構包括一喇叭模型、一振膜、一棱鏡、一激光束發(fā)生器、一弧形屏幕；其中喇叭模型中設有揚聲器；振膜設置在揚聲器的前方，激光束發(fā)生器設置在振膜前方，該激光束發(fā)生器發(fā)出的激光束對準振膜；棱鏡設置在振膜反射激光束的光路上，該棱鏡與所述弧形屏幕相對。演示時，采用揚聲器作為聲源，激光束發(fā)生器發(fā)射激光束，振膜將橫波變成縱波，棱鏡將激光束通過薄膜反射過來的縱波均勻地展現在弧形屏幕上。從而通過電學和光學原理，將看不見的聲波變成可以看得見的波形圖。
文檔編號G09B23/14GK102236995SQ20101016483
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者余麗江, 徐蕾, 忻歌, 李必成 申請人:上?？萍拣^