一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種聲學(xué)演示設(shè)備，尤其涉及一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。本聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包括共鳴球(3)、旋轉(zhuǎn)連桿(4)和聲源控制裝置(5)三部分，其特征在于：共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實(shí)際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿(4)，懸掛于固定點(diǎn)(1)并且與所述共鳴球(3)相連，即兩個(gè)完全一樣的共鳴球其短管(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿(4)對(duì)稱兩端；聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。本實(shí)驗(yàn)裝置可以通過(guò)演示旋轉(zhuǎn)快慢來(lái)研究共鳴器共振強(qiáng)度與外界聲源頻率、強(qiáng)度以及自身物理參數(shù)的關(guān)系，既可定性又可定量分析。
【專利說(shuō)明】一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種聲學(xué)演示設(shè)備，尤其涉及一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在常用的演示聲共振現(xiàn)象的教學(xué)儀器是共振音叉。音叉是由音叉振動(dòng)體和其共鳴箱組成。當(dāng)一個(gè)音叉振動(dòng)時(shí)，它與其音箱共同振動(dòng)同時(shí)有聲波從共鳴箱開(kāi)口發(fā)射出來(lái)，若將另一個(gè)與它完全一樣的音叉放到它的面前，且開(kāi)口相對(duì)，第一個(gè)音叉振動(dòng)發(fā)出的聲波就傳到第二個(gè)音叉，使其共鳴箱空氣柱共振進(jìn)而使音叉也振動(dòng)起來(lái)。整套實(shí)驗(yàn)流程可以較好的展現(xiàn)聲共振的原理與現(xiàn)象，但只能定性觀察不能定量研究，也不能深層次探究影響共振的因素，可演示的內(nèi)容較少。
[0003]亥姆霍茲共鳴器可受外界聲場(chǎng)的激發(fā)并消耗其能量成為吸聲體?？涨粌?nèi)的振動(dòng)又可以通過(guò)短管發(fā)出聲波加強(qiáng)外面的聲場(chǎng)。正是利用此原理，將兩個(gè)相同的共鳴器用桿連接起來(lái)的旋轉(zhuǎn)木馬就可以在合適頻率和強(qiáng)度的聲音環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，并借之研究共鳴球共振頻率以及影響共鳴球共振強(qiáng)弱的因素等物理問(wèn)題。與音叉相比將亥姆霍茲旋轉(zhuǎn)木馬引入聲共振的教學(xué)，不僅可以從定性與定量?jī)蓚€(gè)角度研究聲共振現(xiàn)象，而且富于變化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象促使學(xué)生們從深層次理解物理學(xué)本質(zhì)，大大豐富課堂內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生們探索與學(xué)習(xí)的熱情。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了更好的開(kāi)展聲學(xué)共振的演不，克服傳統(tǒng)聲學(xué)教學(xué)模型的演不單一不能定量研究的缺陷，本發(fā)明的目的在于:提供一種即可定性又可作定量分析、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、形象直觀的利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如下:
[0006]一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:共鳴球、旋轉(zhuǎn)連桿和聲源控制裝置。其中，所述共鳴球由短管插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實(shí)際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿，與所述共鳴球相連，即兩個(gè)完全一樣的共鳴球其短管朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿對(duì)稱兩端；所述聲源控制裝置為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
[0007]其中，所述共鳴球大小尺寸設(shè)置多種，能夠保證共鳴球固有頻率多樣。
[0008]其中，所述旋轉(zhuǎn)連桿的材料密度較小，彎曲強(qiáng)度較大，能夠保證裝置的自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)較小，而且形變較小。
[0009]其中，所述旋轉(zhuǎn)連桿用細(xì)線懸掛固定，保證裝置扭矩較小，旋轉(zhuǎn)阻力較小。
[0010]其中，所述聲源控制裝置中的音響是大功率輸出，喇叭尺寸較大,能夠輸出低頻聲源信號(hào)。
[0011]本發(fā)明取得的有益效果是:(I)該裝置能把共鳴球短管聲壓巧妙地轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，可以通過(guò)演示旋轉(zhuǎn)快慢來(lái)研究共鳴球共振強(qiáng)度與外界聲源頻率、強(qiáng)度以及自身物理參數(shù)的關(guān)系；(2)能為中學(xué)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)提供形象直觀的聲共鳴演示，既可定性又可定量分析。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型裝置中的共鳴球結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、固定點(diǎn)，2、短管，3、共鳴球，4、旋轉(zhuǎn)連桿，5、聲源控制裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例:
[0017]如圖2所示，本實(shí)施例中提供一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)演示裝置，所述聲學(xué)演示裝置包括共鳴球(3)、旋轉(zhuǎn)連桿(4)和聲源控制裝置(5)。其中，所述共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實(shí)際需要而定；旋轉(zhuǎn)連桿
(4)，由細(xì)線懸吊在固定點(diǎn)(I)上并與所述共鳴球(3)相連，即兩個(gè)完全一樣的共鳴其短管
(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿⑷對(duì)稱兩端；所述聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
[0018]本實(shí)施例中，所述共鳴球(3)大小尺寸設(shè)置多種，能夠保證演示多種情況的聲共振實(shí)驗(yàn)。
[0019]本實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)連桿(4)的材料密度較小，彎曲強(qiáng)度較大，能夠保證裝置的自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)較小，而且形變較小。
[0020]本實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)連桿(4)用細(xì)線懸掛固定于固定點(diǎn)，保證裝置扭矩較小，旋轉(zhuǎn)阻力較小。
[0021]本實(shí)施例中，所述聲源控制裝置(5)中的音響是大功率輸出，喇叭尺寸較大,能夠輸出低頻聲源信號(hào)。其中輸出的低頻聲源信號(hào)為共鳴球的固有頻率信號(hào)。
[0022]本實(shí)施例中，調(diào)整音響和實(shí)驗(yàn)裝置的相對(duì)位置，避免多普勒效應(yīng)的影響。即保證在任意時(shí)刻兩個(gè)共鳴球(3)接收到同樣的聲音信號(hào)，不受其旋轉(zhuǎn)影響。本例采取將實(shí)驗(yàn)裝置放置在音響正上方的方法。
[0023]本實(shí)施例中，在封閉的小實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，聲能量密度高，聲波經(jīng)過(guò)多次反射后疊力口，效果加強(qiáng)。
[0024]本實(shí)施例可以用于演示聲源頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)快慢的影響、聲源聲強(qiáng)對(duì)旋轉(zhuǎn)快慢的影響、共鳴球自身參量對(duì)旋轉(zhuǎn)快慢的影響以及旋轉(zhuǎn)半徑對(duì)旋轉(zhuǎn)快慢的影響等多種聲學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中共鳴球可變參量有:共鳴球空腔體積的大小，共鳴球短管的長(zhǎng)度，短管開(kāi)口的面積等。
[0025]由此可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，把聲壓這個(gè)微小的作用力轉(zhuǎn)化為共鳴球的旋轉(zhuǎn)力，通過(guò)觀測(cè)旋轉(zhuǎn)木馬旋轉(zhuǎn)快慢就可以得出聲壓的大小，成本較低，功能較多，通過(guò)該聲音演示裝置可以把抽象的聲學(xué)物理知識(shí)具體化、形象化，易于使用者理解。
【權(quán)利要求】
1.一種利用亥姆霍茲共鳴器的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括: 共鳴球(3)由短管(2)插接于空心球而構(gòu)成，空心球的空腔與短管的尺寸可由實(shí)際需要而定； 旋轉(zhuǎn)連桿(4)，懸掛于固定點(diǎn)(I)并且與所述共鳴球(3)相連，即兩個(gè)完全一樣的共鳴球其短管(2)朝向相反且延旋轉(zhuǎn)切線方向，分別固定在一根可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)連桿(4)對(duì)稱兩端； 聲源控制裝置(5)為可輸出單頻音的音響及控制裝置。
【文檔編號(hào)】G09B23/14GK204117445SQ201420469128
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】李楠, 武燁存, 朱常青 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)