[发明专利]音叉振动混沌实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，更具体地说是一种用于研究混沌现象的音叉振动混沌实验台，可以作为仪器仪表、教学实验仪器、物理实验仪器。

背景技术

近年来非线性科学的研究得到了蓬勃的发展，它揭示了经典物理学决定论的局限性和现代物理学随机论的不足。非线性科学作为现代科学的一个分支，如同量子力学和相对论一样，将给人们带来全新的思想和惊人的结果。非线性科学发展宣布了经典理论决定论的局限性，同时也揭示了现代物理学中如统计物理、量子物理随机论的不足。在非线性科学中最重要的分支和最典型的现象之一就是混沌现象，它是由确定性方程描述的简单系统，但产生的结果则是极为复杂的、貌似随机的无规则运动现象，这种现象主要表现在非线性系统产生的结果依赖于初始条件的敏感性。目前用于观察混沌现象的实验装置，如单摆实验、蔡氏非线性电路实验等，都不同程度地存在混沌现象不直观、定量测量过于简单和可操作性不强等问题。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种能够直观观察非线性振动系统产生的混沌现象、定量研究混沌运动的音叉振动混沌实验台。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

本发明音叉振动混沌实验台的结构特点是在平台上，呈水平设置U型音叉，音叉以其后端固定设置在平台上，前端呈悬置；固定设置在平台的电磁铁位于所述U型音叉的两音叉片之间，并且，电磁铁与两音叉片的内侧壁之间存在有间隙；在其一的音叉片前端，沿音叉片呈悬置延伸设置振片；在振片的前端部，位于其一侧，设置电涡流传感器探头，电涡流传感器探头固定在平台上，在电涡流传感器探头与振片之间保持有间隙；在振片的前端固定连接呈水平设置的弦线，弦线另一端通过定滑轮悬吊有砝码。

本发明音叉振动混沌实验台的结构特点也在于：

在弦线上设置有可沿弦线左右滑移的用于设置反射点的反射夹。

在平台上，与弦线平行，设置有滑杆，在滑杆上设置可沿滑杆左右滑移的滑动块，反射夹固定设置在滑动块上。

本发明能够用于直观观察非线性振动系统产生的混沌现象、定量研究混沌运动，操作性强，与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在U型音叉与电磁铁之间的结构设置，可以保证当固定频率的交流电提供给电磁铁时，产生稳定的交变磁场，从而驱动音叉形成稳定频率的振源，同时保证当音叉的两音叉片振动时不会撞击到电磁铁；

2、本发明沿音叉片呈悬置延伸设置振片，能够确保振片的一端频率与音叉频率相同，具有稳定频率的振动状态，而在振片的另一端与弦线振源的振动状态为一致，电涡流传感器探头非接触地将振片的前端机械振动准确地转换成电信号。

3、本发明中弦线因砝码的设置可以保证张力，机械波可以在弦线中得以传播。当有入射波和反射波在弦线中传播时，弦线上会形成合成波，这种合成波在不同外界条件下具有不同的振动状态，包括混沌振动。

4、本发明反射夹的移动用于调节弦线反射点的位置，使其能够满足产生混沌现象的条件，在振片前端的振动和弦线的振动同时进入混沌运动状态时，试验者观察振片前端和弦线的振动状况非常直观，也很容易区分各种运动状态。

附图说明

图1为本发明俯视结构结构示意图。

图2为本发明主视结构示意图。

图3为本发明振片结构示意图。

图4为本发明供电装置及电涡流传感器输出信号处理电路示意图。

图5为本发明弦线振源处弦线张力分析原理图。

图中标号：1平台、2音叉、3电磁铁、4振片、5电涡流传感器探头、6弦线、7砝码、8定滑轮、9反射夹、10滑杆、11滑动块、12电磁铁供电变压器、13直流电源、14电涡流传感器前置器、15电子滤波电路、16数据采集器。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2，本实施例是在平台1上，呈水平设置U型音叉2，音叉2以其后端固定设置在平台1上，前端呈悬置；固定设置在平台1的电磁铁3位于U型音叉2的两音叉片之间，并且，电磁铁3与两音叉片的内侧壁之间存在有间隙；在其一的音叉片前端，沿音叉片呈悬置延伸设置振片4；在振片4的前端部，位于其一侧，设置电涡流传感器探头5，电涡流传感器探头5固定在平台1上，在电涡流传感器探头5与振片4之间保持有间隙；在振片4的前端固定连接呈水平设置的弦线6，弦线6另一端通过定滑轮8悬吊有砝码7。

图1所示，为了设置反射点，在弦线6上设置有可沿弦线6左右滑移的用于设置反射点的反射夹9，移动反射夹9即可调整反射点的位置；