[实用新型]声速测定仪

说明书

本实用新型涉及一种教育演示用具，特别是一种适用于高等院校物理实验的声速测定仪。

现有的声速测定仪是在一个框架型的仪器座上设置超声波的发射源与超声波的接收头，为了使超声波发射头与接收头在同一条平行线上，教师与学生不得不把大部分时间与精力用在调节平行和其他杂项工作上，冲淡了学生对实验目的，测定的原理和方法的学习，理解和掌握。尤其是在有的学生长时间调节不到平行的效果，很容易产生烦燥情绪和逆反心理，使原定的实验目的完全达不到要求。

同时，现有的声速测定仪只能测量声波在空气中的传播速度，而不能测量声波在其它媒质中的传播速度。例如现有的声速测定仪的框架较轻，放在水中发漂，无法稳定操作，而且其超声波的发射头与接收头后背的导线入口会进水，使所测数据不准确。

本实用新型的目的是要提供一种可在不同的实验媒质中测定声波的传播速度和取消调节平行操作的声速测定仪。这种声速测定仪的超声波发射面与接收面在装配时已限定在同一条中心线上，并与仪器上的两导轨间的面积垂直。在导线与超声波发射头与接收头的连接处装有橡胶塞，因此导线连接处不会渗漏，所以声速测定仪可在液态实验媒质中进行实验。

本实用新型是这样实施的：

声速测定仪是由金属浇铸而成的仪器座，此仪器座是两端高起，中间平整的元宝状体。元宝状体的整体较重，可放在任何一种实验媒质中不会漂浮，即使实验有一个稳定的实验基础，为取得良好的实验结果提供了条件。在仪器座的元宝状体的两端高起部分与中间平面的连接处设两条导轨，导轨与水平线平行，在两根导轨上穿装一个似梯形的滑块，即滑块的下底边上开出两个与导轨直径相近的圆孔，可穿插在两条导轨上并可在导轨上左右滑动。再在滑块顶端装上一个圆柱形的超声波接收头，接收头的一端是超声波接收面，另一端的圆心处装有一根螺杆，此螺杆穿过元宝状仪器座一端高起部分顶端处的螺管后，再在螺杆的顶端装上一个手轮。于是用手向左右摇动手轮，滑块可在导轨上左右移动。在元宝状仪器座的另一端高起部分的顶部固定一个圆柱形的超声波发射头，此发射头与接收头的两个圆心在同一条中心线上，并与导轨平行，同时发射头与接收头的发射面与接收面应与仪器座上的两导轨相间的面积垂直。最后在元宝状仪器座的平面部分的侧面上部固定一条刻度尺，供测量发射面与接收面的距离时使用。

在超声波发射头与接收头的柱体侧面设有两个导线入口孔，在入口孔上装有橡胶塞，导线通过橡胶塞后与发射头、接收头相连接，橡胶塞必须塞紧入口孔。当声速测定仪浸入实验媒质中进行实验时，可防止实验媒质渗入发射头与接收头内，从而防止实验媒质对所测数据的影响。

操作时，先将超声波发射头上的导线与一台低频信号发生器相连接，再将超声波接收器头上的导线与一台示波器相连接。启动低频信号发生器，其低频信号发生器所发出的信号传至超声波发射头后，从超声波发射面上发出一种平面声波。此平面声波可被与发射头相对的接收头的接收面接收，并将所接收的声压转换成电信号输入示波器，即可从示波器上观察到信号幅度发生周期性的大小变化的波形。

由于接收面在接收超声波的同时会反射一部分超声波，这样被反射的超声波与发射面不断发出的超声波在发射面与接收面之间的区域内发生干涉而形成驻波。改变发射面与接收面之间的距离，在一系列特定的位置上，实验媒质中会出现驻波共振现象，此时接收面上的声压达到极大值。两个极大值之间的距离称为半波长。改变发射面与接收面之间的距离，可在示波器上观察到信号幅度发生周期性的大小变化，即由一个极大变至极小，再至极大；而信号幅度每一次的周期性变化，就相当于发射面与接收面之间的距离改变了半波长。而发射面与接收面的距离可从刻度尺上测得。

从低频信号发生器上可读出超声波的频率。

最后根据所得的数据可求出声速，全部实验结束。

采用声速测定仪的结果是在进行实验的整个过程中，不再有调节仪器的测试部件的平行和其它杂项工作。实验操作也十分方便，使教师容易讲解，而学生也容易理解，使学生有更多的时间去掌握实验原理和实验的基本操作技能。这种声速测定仪可放入液态的实验媒质中测得正确的声速，而不会发生漂浮和渗漏现象来影响实验数据的正确性。

下面将参照附图对本实用新型所述的声速测定仪作详细的阐述。

附图1是声速测定仪的结构示意图；

附图2是声速测定仪的工作连接示意图；

附图3是原有的声速测定仪的结构示意图。

参照附图1：