CN2751285Y - 声振动激光监测实验仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种声振动激光监测实验仪。现有教学仪器反映单一物理学原理较多，而声振动与光相结合的教学仪器尚无报导和产品面市。本实用新型在可旋转的标度盘上置一箱子，箱子玻璃上有反射镜和箱内置有扬声器，激光器、硅光电池通过转动臂固定于标度盘且能绕底座轴心转动。上述结构能使扬声器发出的声音振动木箱上玻璃，通过玻璃或玻璃上的反射镜用激光器检测振动频率大小。该实验仪是一种涉及光学、振动等物理学多方面知识的教学实验仪。
Description
技术领域
本仪器是一种供教学用的实验仪器，具体为声振动激光监测实验仪。
背景技术
在自然界或工程上振动现象十分普遍。例如地震产生大地的震动，快速流动的空气(如大风)产生声波。此外在建筑、航空、机床等工业中都可能产生振动现象。所以振动测量在工程中是必不可少的。振动的光电测量是光电监(检)测的一个分支，它与其它振动测量方法相比优点是：结构简单、灵敏高，并且是无接触测量，对被测量无影响。此外现有普通物理实验教学过程中，光学、振动等实验装置或仪器均单一化，这类仪器不能将物理学中多方面的知识有机地结合起来，使学生融会贯通，从而结合多方面知识，学得生动、活泼。因此物理学的实验教学十分需要该类仪器。
发明内容
本实用新型的目的是获得一种结构简单、制作方便的将激光与振动联系起来的声振动激光监测实验仪。
本实用新型把激光与振动相联系起来，所以它涉及光学、振动等物理学中许多方面知识。本实用新型是通过一个内置扬声器发出的声音使木箱(或塑料箱)上玻璃(或有机玻璃)振动，并通过玻璃(或玻璃上的反射镜)用激光器进行检测振动频率的大小从而研究不同大小的箱子、不同材料的箱子，不同声振动的频率、不同激光入射角、反射光照在硅光电池上不同面积之间的关系等。
本实用新型声振动激光监测实验仪，由振源、箱子、激光器、硅光电池、放大装置组成，仪器的底座(1)上方有标度盘(2)，激光器(3)由其转动臂与立柱(15)相联，箱子(4)固定于标度盘(2)上，硅光电池(5)由其转动臂与立柱(15)相联且位于激光器(3)的反射光路上，标度盘(2)、激光器(3)、硅光电池能绕底座(1)立柱轴心转动，箱子(4)上有一反射镜(6)，箱内有扬声器(7)，扬声器(7)通过插孔(8)外接信号发生器或收音机等。
本实用新型中，为防止箱子的震动传递给硅光电池或激光器，激光器底部有隔震装置(9)。
上述隔震装置是将激光器底座放在泡沫塑料上，泡沫塑料四周高出激光器底座的底部，而泡沫塑料放在塑料圆筒内，塑料圆筒并固定在转动臂上。
本实用新型中，扬声器(7)外接信号发生器或收音机。
本实用新型中，硅光电池(5)通过放大器电路(12)与内置扬声器(11)联接。
本实用新型中，硅光电池(5)通过放大器(22)转换开关(14)与示波器(13)相联。
本实用新型中，内置扬声器的放大器(22)在扬声器(7)的放大电路(12)与示波器(13)之间有一转换开关(14)。用于或者接放大电路，或者接示波器。
本实用新型中，硅光电池(5)的转动臂与立柱(15)联接处有由螺母固定的弹簧(20)。
本实用新型中，硅光电池(5)也可以分立于仪器的转动臂(18)，在自身的基座(16)上，基座(16)上有调节螺丝(17)，可使硅光电池左右微调。
实验仪中振源可以是各种信号发生器，如收音机、录放机等，箱子可以是木箱或塑料箱等。仪器的底座通过轴承与立柱相连，标度盘与立柱固定相连，激光器与硅光电池转动臂(18)在标度盘下方，激光器与硅光电池通过转动臂绕立柱转动。
讲话声或音乐声通过空气传播引起玻璃窗的振动，当照射在玻璃窗上的激光束经过玻璃窗的反射后照射到硅光电池时，硅光电池的受光面积发生了变化，光通量变化经硅光电池转成电信号。再经过放大后，通过内置扬声器还原成声音。箱子放在实验装置顶端，并可更换不同类型的箱子供研究，箱子内置扬声器可通过插孔外接信号发生器。半导体激光器可绕装置轴心转动，研究入射角变化与接收效果的关系等。转动角度可从标度盘上的标尺上读出，标度盘与激光器及箱子一起可绕轴心转动，以便在反射镜与硅光电池相距较远时，能保持反射光始终照在硅光电池的边缘上。通过调节基座上的调节螺丝可以左右微移硅光电池以改变激光照在硅光电池上的面积。
本实用新型通过如下连接可监听激光入射角与接收到声音的强度的关系：
扬声器外接收音机，硅光电池接内置扬声器的放大器。激光器绕仪器轴转动，改变激光入射角，对应监听接收到声音强度。
监听激光照射在硅光电池面积与接收到声音的灵敏度的关系。
扬声器外接收音机，硅光电池通过放大器转换开关与放大电路相连。微移硅光电池，改变激光照射在硅光电池上面积，对应监听接收到声音强度。
监测激光入射角与接收到声音频信号的强度的关系：
扬声器外接信号发生器，硅光电池通过放大器转换开关与示波器相连。激光器绕仪器轴转动，改变激光入射角，对应监测接收到声音强度，作激光入射角与接收到声音的强度的关系图。
监测激光照射在硅光电池面积与接收到声音的强度的关系：
扬声器外接信号发生器，硅光电池通过放大器转换开关与示波器相连。改变激光照射在硅光电池面积，监测接收到声音的强度。
监测箱内声振动的频幅特性
扬声器外接信号发生器，硅光电池通过转换开关与示波器相连。调节信号发生器输出频率，对应监测接收到信号强度。作频幅特性图。
监测不同箱子的声振动的幅频特性。
本实用新型在内置扬声器的放大器中放大电路与示波器之间设置一转换开关，通过转换开关接入内置扬声器定性测量或外接示波器定量测量。
本实用新型的硅光电池转动臂与底座连接处用弹簧固定，弹簧上有螺母压紧，防止转动臂转动时产生位移。
硅光电池可以不通过转动臂固定在实验仪的上，而是通过自身的基座置于离仪器反射镜较远之处，通过调节基座上的螺丝使硅光电池横向移动，满足不同实验要求。
本实用新型仪器结构简单、制作方便，成本低廉，仪器将激光与振动等物理现象联系在一起，可以达到研究物质大小、频率高低等多方面的物质性质，即可定性又可半定量测量，作为教学实验仪器，可使学生从中学到多方面的物理学知识。
附图说明
图1是本实用新型仪器的结构示意图。
图2是本实用新型仪器的内置扬声器的放大器结构图。
图3是本实用新型仪器的立柱与转动臂的结构图。
图4是硅光电池分立于仪器底座在自身基座上的结构图。
图中1是仪器底座，2是标度盘，3是激光器，4是箱子，5是硅光电池，6是反射镜，7是箱内扬声器，8插孔，9是隔震泡沫塑料装置，10是塑料圆筒，11是放大器中的扬声器，12放大器中的放大电路，13是示波器，14是转换开关，15是立柱，16是硅光电池基座，17基座上的调节螺丝，18是转动臂，19是弹簧上的螺母，20是弹簧，21是激光器、硅光电池的固定座，22是放大器。
具体实施方式
实例：
如图1所示在底座的立柱上安装一标度盘，标度盘的转动轴如图4所示，硅光电池通过转动臂与底座上的立柱相连，激光器通过其转动臂与标度盘相连。塑料圆筒将隔震泡沫塑料固定。木箱前玻璃门上贴有反光镜和木箱内置有扬声器，扬声器通过插孔外接信号发生器或收音机。激光器与硅光电池支持座与安装结构与现有光学器件结构相同。内置扬声器的放大器结构如图2，接收放大器电路是现有技术的常规电路。本实用新型实施时必需注意：
(1)为了使转动臂既要绕中心转动，又要在停止转动时不能有滑动。在本实验装置中加入了弹簧，设计成如图4的结构。
(2)在监测激光入射角与接收到声音频信号的强度的关系时，要求转动激光转动臂时，反射光高度基本上保持不变。因此在箱子底部装上三个调节螺丝，通过调节三个螺丝使箱子前板上的反射镜反射光在激光入射角改变时，反射光始终处在同一高度。
(3)在监测激光照射在硅光电池面积与接收到声音的强度的关系时，如硅光电池放在转动臂上测量可通过转动转动臂来改变激光照射在硅光电池上的面积。如果硅光电池不放在转动臂上(这样可拉开反射镜与硅光电池之间的距离)。通过调节螺丝就可以使硅光电池横向移动从而改变激光照射在硅光电池上的面积。
Claims (9)
1、一种声振动激光监测实验仪，由振源、箱子、激光器、硅光电池、带扬声器的放大装置组成，其特征是底座(1)上方有标度盘(2)；激光器(3)由其转动臂(18)与立柱(15)相联；箱子(4)固定于标度盘(2)上；硅光电池(5)由其转动臂与立柱相联且位于激光器(3)的反射光路上；标度盘(2)、半导体激光器(3)、硅光电池能绕底座(1)上立柱(15)轴心转动，箱子(4)前的玻璃或有机玻璃门上贴有一反射镜(6)，箱内有扬声器(7)可通过插孔(8)外接信号发生器或收音机。
2、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是激光器底部有隔震装置(9)。
3、根据权利要求2所述的声振动激光监测实验仪，其特征是激光器底部的隔震装置是其底座上有泡沫塑料(9)。
4、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是扬声器(7)外接信号发生器或收音机。
5、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是硅光电池(5)通过放大器的放大电路(12)与内置扬声器(11)联接。
6、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是硅光电池(5)通过放大器(22)转换开关(14)直接与示波器(13)相联。
7、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是硅光电池(5)与内置扬声器(11)的放大器(12)或示波器(13)之间连接处有一转换开关(14)。
8、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是硅光电池(5)的转动臂(18)与立柱(15)联接处上方有由螺母(19)固定的弹簧(20)。
9、根据权利要求1所述的声振动激光监测实验仪，其特征是硅光电池(5)可放在转动臂上，也可放在基座(16)上，基座(16)上有三个调节螺丝(17)，可使硅光电池(5)略为左右移动。
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