[发明专利]一种电子声速测定仪

说明书

该发明涉及一种电子声速测定仪，该装置包括控制器、扬声器、拾音器、温度传感器、压力传感器模块、玻璃管、塑料水杯、胶管和支架。由控制器控制扬声器发出一定频率的声波，通过拾音器传回给控制器，检测声波的大小；由压力传感器模块检测水位的高度和空气柱的长度；通过驻波原理检测出声波波长，由波长和声波频率计算出声速。

技术领域

该发明涉及到物理、电子和传感技术领域，特别是用电子和传感技术的手段来测量声速这个物理量的一种电子声速测定仪。

背景技术

声速测定是大学物理常做的一个实验，过去采用音叉和共鸣管，通过人工来测量，测量速度慢，误差大，且受人为因素影响大，不同的人测量结果相差很大。过去的测量方法都是人工听声音大小来识别与判断驻波的波腹与波节，依赖人耳判定声音大小，很难判定准确，同时观察水位处刻度线，读数误差大，造成测量精度低。现有公布的专利CN109115326A、CN108519145A、CN102519572A未采用共鸣管原理，无法完成大学物理中的声波共鸣实验。本发明既能完成声波共鸣实验原理，又解决测量速度慢、测量精度低、受人为因素影响的问题。

发明内容

为解决声速测量速度慢、误差大、受人为因素影响的问题，发明一种电子声速测定仪，该发明包括控制器（1）、扬声器（2）、拾音器（3）、温度传感器（4）、压力传感器模块（5）、玻璃管（6）、塑料水杯（7）、胶管（8）、支架（9）和水位控制器（10）；扬声器（2）、拾音器（3）、温度传感器（4）和压力传感器模块（5）分别连接到控制器（1）；扬声器（2）、玻璃管（6）和塑料水杯（7）固定在支架（9）上；拾音器（3）、温度传感器（4）和压力传感器模块（5）安装在玻璃管（6）上；水位控制器（10）安装在塑料水杯（7）上；

控制器（1）包括有主控器（11）、放大器（12）、显示器（13）、按键（14）、功放（15）；放大器（12）、显示器（13）、按键（14）、功放（15）分别与主控器（11）连接；温度传感器（4）、压力传感器模块（5）直接连接到主控器（11）；拾音器（3）连接到放大器（12）；扬声器（2）连接到功放（15）；

玻璃管（6）和塑料水杯（7）下端均有开孔，胶管（8）将玻璃管（6）和塑料水杯（7）的开孔连接起来形成连通器，塑料水杯（7）内加水后由胶管（8）可以流到玻璃管（6）中；

水位控制器（10）包括有活塞（101）、螺冒（102）和螺杆（103），水位控制器（10）的作用是推动活塞上移或下移，调节玻璃管（6）的水位高度稳定地变化，且液面不会产生波动，便于水位高度精确检测；

扬声器（2）安装在玻璃管（6）内的上端口处中间位置，有利用减小声波能量衰减；

拾音器（3）安装在玻璃管（6）上端口边缘处，有利于拾音器（3）提高拾音效果；

压力传感器模块（5）安装在玻璃管（6）下端，且压力传感器模块（5）可以感受到玻璃管（6）中水的高度变化引起的压力变化，并将压力变化转换为电压变化；采用高精度和高灵敏度传感器，有利于提高液位测量精度；温度传感器（4）安装在玻璃管（6）外壁中部，检测出声速的同时，检测出该声速对应的温度；

水位控制器（10）安装在塑料水杯（7）上端，活塞（101）放置在塑料水杯（7）内，与水杯内壁紧密配合不透水，且可上下移动；活塞（101）上有放气孔（104）；螺冒（102）固定在塑料水杯（7）上端，不可活动；螺杆（103）穿过螺冒（102），其上端固定有助力杆（105），下端固定在活塞（101）上，当螺杆（103）旋转时，可推动活塞（101）上移或下移，但活塞（101）不会旋转；即当螺杆（103）旋紧时，活塞（101）向下，玻璃管（6）内的水位上升，反之，玻璃管（6）内的水位下降。

该发明的有益之处是测量精度高、速度快，误差小，不受人为因素影响。

附图说明