[实用新型]组合式声速测量设备

说明书

本实用新型公开了一种组合式声速测量设备，包括机械换能装置和声速测量装置，声速测量装置包括电源模块、超声电信号发生模块和超声电信号处理模块，以及超声电信号输出接口和超声电信号输入接口，其中，电源模块连接超声电信号发生模块和超声电信号处理模块；超声电信号发生模块通过超声电信号输出接口连接机械换能装置；超声电信号处理模块连接超声电信号发生模块，超声电信号处理模块通过超声电信号输入接口连接机械换能装置。本实用新型设备作为专用于声速测量实验小型化仪器，能够实现测量声速的功能，同时也可以减小实验空间和实验器材成本。

技术领域

本实用新型涉及物理实验教学设备技术领域，特别涉及一种组合式声速测量设备。

背景技术

声速测量实验作为经典的大学物理实验之一，能够使得学生们学会用共振干涉法、相位法和时差法进行声速测量，对驻波形成、波长、频率波速三者之间的定量关系，以及介质对声速的影响有较为深入的认识，更加深刻的理解声音传播的本质。目前大学物理实验室所用的声速测量设备通常包含三个部分：任意函数信号发生器(或者超声波电信号发生器)、声程改变装置、示波器(如图1)。

任意函数信号发生器的主要功能是：产生可调频率和幅值的正弦波电信号及脉冲电信号，超声波电信号通过导线传输到声程改变装置。声程改变装置：主要包含两个超声换能器和导轨，一个超声换能器将超声电信号转变为超声信号(压电效应)，在介质中传播一定距离(声程)后被另外一个超声换能器接收，通过导轨可以定量改变超声换能器之间的距离，即改变声程，从而可产生驻波共振、李萨如图等试验现象。而上述实验现象均在示波器上得以呈现。上述试验设备虽然能够满足声速测量的试验要求，但仍有不足的地方：(1)整套声速测量装置包含三大部分，占用较大实验空间；(2)示波器和任意函数信号发生器作为电子技术专业仪器具有一定的操作难度，增加了学生对实验目的以外的仪器操作难度；(3)仪器的功能利用率低，仪器功能浪费严重。如超声电信号的产生，只使用任意函数信号发生器来产生正弦信号或者脉冲信号。而任意函数信号发生器的功能远不止于此。

因此，针对整套声速测量仪器的小型化和集成化就显得尤为必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种组合式声速测量设备，该设备作为专用于声速测量实验小型化仪器，能够实现测量声速的功能，同时也可以减小实验空间和实验器材成本。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种组合式声速测量设备，包括：机械换能装置和声速测量装置，声速测量装置包括电源模块、超声电信号发生模块和超声电信号处理模块，以及超声电信号输出接口和超声电信号输入接口，其中，

电源模块连接超声电信号发生模块和超声电信号处理模块；

超声电信号发生模块通过超声电信号输出接口连接机械换能装置，并将产生的超声发射电信号发送给机械换能装置；

超声电信号处理模块连接超声电信号发生模块，并接收和处理超声电信号发生模块产生的超声发射电信号，超声电信号处理模块通过超声电信号输入接口连接机械换能装置，并接收和处理机械换能装置根据超声发射电信号产生的超声接收电信号。

优选的，电源模块包括依次连接的直流电源、保护电路、第一滤波电路、第一降压芯片、第二滤波电路、第二降压芯片和第三滤波电路；

直流电源所提供的电压大于第一降压芯片的输出电压和第二降压芯片的输出电压，第一降压芯片的输出电压不等于第二降压芯片的输出电压。

更进一步的，保护电路包括保险丝、第一开关和第一电阻以及指示灯，直流电源一端连接保险丝，另一端接地，保险丝、第一开关和第一电阻以及指示灯的正极依次连接，指示灯的负极接地；

第一滤波电路包括并联连接的第一电容、第二电容和第三电容，第一电容、第二电容和第三电容的一端连接第一降压芯片的输入端口和第一开关，另一端接地；