[实用新型]基于多普勒效应的水波特性研究装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种观察多普勒现象的水波装置，特别涉及一种基于多普勒效应的水波特性研究装置。

背景技术

目前水波做多普勒效应展示，只有一台水波发生器、水槽、气嘴。水波发生器发出气体后，通过气管传到气嘴上，气体喷到水面上就产生一个个的波纹。由于水波波形容易观察、现象明显，通过移动波源的位置就可以直观地观察到多普勒效应，简单、方便。但由于水波装置的水深比较浅，深度只有3—5mm，因而水波传播的振幅很小，难以利用诸如水位计等工具通过测量水位变化去反映频率的改变；此外水位太浅，产生的波纹能量十分低，不可能采用诸如压力传感装置等通过水压变化去反映频率变化。目前尚未有一种利用水波演示多普勒效应的装置能够同时测得多普勒频率，通过多普勒频率与现象对比来深入浅出的说明多普勒效应。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于多普勒效应的水波特性研究装量，它不但能直观地观察到水波的多普勒效应，还能同时测得水波的多普勒频率，进而研究不同波源频率下水波波速与波长的关系和水波的色散特性。

与现有本实用新型所提出的技术解决方案是这样的：

一种基于多普勒效应的水波特性研究装置，包括水波发生器、透明水槽、气嘴，水波发生器产生的气流通过管道及气嘴吹到透明水槽内的水面上就产生一个个的水波，在所述透明水槽后方设有固定支架，该固定支架上设有与透明水槽中轴平行的螺旋管，所述螺旋管套有可作前、后运动的运作支架，该运动支架前端装有上、下对应的激光发射器和OPT101探头，所述运动支架下方前、后两侧分别设有第1对光电门计时器和第2对光电门计时器，悬挂在该运动支架上的遮光柄穿过第1、2对光电门计时器，所述OPT101探头接收到的水波频率信号、第1、2对光电门计时器产生的脉冲信号输入至计算机采集器，经数据处理后在计算机显示器上显示出水波的平均频率。

所述第1对光电门计时器由上、下对应的第1光电门发射头和第1光电门接收器组成，第2对光电门计时器由上、下对应的第2光电门发射头和第2光电门接收器组成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设计一种非接触型的频率测量仪来测量水波频率变化。它运用光杠杆效应原理：激光照射到水波纹面上，只要水位有一个微小的变化，经过水面的折射后，在距离水面越远，光杠杆效应越明显，激光抖动范围越大。通过折射的激光在水波波纹一个周期内将有两次抖动可以接收到，在适当距离通过集成电路转化及放大器件OPT101接收抖动的激光，再利用虚拟仪器平台LabVIEW编写的软件完成对采集到的数据进行处理，以此得到多普勒频率。本实用新型就是通过微小的水波振动，测量出水波频率，得出在不同波源频率下水波波速与波长的关系，进而研究了水波的色散特性。

附图说明

图1是本实用新型一种基于多普勒效应的水波特性研究装置结构原理示图。

图2是图1所述水波特性研究装置中测量水波频率的测量机构示意图。

图3是利用图1所示水波特性研究装置研究水波色散特性。

图中 1、运动支架，2-1、第1光电门发射头，2-2、 第2光电门发射头，3-1、第1 光电门接收器，3-2、第2 光电门接收器，4、激光发射器，5、固定支架，6、螺旋管， 7、水槽，8、气嘴，9、OPT101探头，10、水波，11、水波发生器，12、计算机采集器；13、计算机显示器。

具体实施方式

通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。