本发明涉及一种物理教学演示仪器，尤其是一种声音三要素演示仪。
背景技术：
声音相关内容是初中学生学习物理的最先遇到的内容，在声音的相关知识体系中，声音的三要素是学习的重点，但是因为老式的示波仪器不仅价格高昂，而且很难做到同时让全班的学生都能看到示波仪器上的图像，因此老师很少使用示波仪器来进行教学，使得老师在讲声音内容时都比较抽象，很难向学生展示声音的三要素对于声音的具体影响，因此学生对这些内容很难产生形象的认识，导致理解起来比较困难。目前也没有能够在课堂上使用多媒体进行现场演示可供全班同学同时观看现象的实验。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种声音三要素演示仪，该演示仪体积小、便于携带且能够将声音产生的波形通过现在基本每个教室都配备的多媒体大屏幕展示出来，适用于课堂教学或科普活动，便于全班学生和所有观众同时观看，提高教学效果。
本发明的技术方案是提供一种声音三要素演示仪，其中：该演示仪包括有相互连接的话筒、主机、USB数据线，以及配套的软件；所述主机包括输入接口、电路模块、输出接口、外壳，所述输入接口和输出接口的引脚与电路模块相连，所述输入接口和输出接口的接口一端露出外壳；所述话筒连接输入接口，USB数据线与电路模块相连并将数据输入到计算机，软件安装在计算机内接收来自USB数据线的信号；所述电路模块包括相互连接的声音信号采集与放大模块、AD转换模块、逻辑模块、MCU控制模块、供电和USB输出模块，声音信号采集与放大模块采集声音信号，通过AD转换模块、逻辑模块、MCU控制模块处理后经供电和USB输出模块传输到计算机，通过软件显示波形。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可以直接通过话筒采集各种声音信号,以图像、数值两种方式显示输入声音的三要素：音调(即频率)、响度(即振幅)和音色。
(2)本发明可以将现场采集到的声音通过电脑实时地显示到投影屏幕上供全班学生或者全体观众同时观看。
(3)本发明的软件可以随时截取某一瞬间的静态波形进行静态观察和研究。
附图说明
图1是本发明声音三要素演示仪结构的示意图。
1.话筒 2.主机 3.USB数据线 4.软件 5.输入接口
6.电路模块 7.输出接口 8.外壳 9.声音信号采集与放大模块
10.AD转换模块 11.逻辑模块 12.MCU控制模块 13.供电和USB输出模块
具体实施方式
结合附图对本发明的声音三要素演示仪结构作进一步的说明。
本发明的声音三要素演示仪外接计算机，该演示仪安装于箱体内，包括有相互连接的话筒1、主机2、USB数据线3、软件4；所述主机2包括输入接口5、电路模块6、输出接口7、外壳8，所述输入接口5和输出接口7的引脚与电路模块6相连，所述输入接口5和输出接口7的接口一端露出外壳8；话筒1连接输入接口5，USB数据线3与电路模块6相连并将数据输入到计算机，软件4安装在计算机内,接收来自USB数据线3的信号；所述电路模块6包括相互连接的声音信号采集与放大模块9、AD转换模块10、逻辑模块11、MCU控制模块12、供电和USB输出模块13，声音信号采集与放大模块9采集声音信号，通过AD转换模块10、逻辑模块11、MCU控制模块12处理后经供电和USB输出模块13传输到计算机，通过软件4显示波形；所述软件4为虚拟示波器软件，安装在计算机内,处理由USB数据线3输入的信号并显示相关信息。所述输入接口5是音频输入接口，所述话筒1的插头是与输入接口5相匹配的音频输入插头。所述输出接口7是能直接连接计算机的USB接口。所述软件4具有实时动态采集和显示波形、频率(音调)、振幅(响度)的功能，横轴显示的时间、纵轴显示电压(即振幅或响度)都可以调节，所述软件4还具有自动多次抓拍和手动单次抓拍静态波形的功能，可以静态观察和研究不同声音的波形和数据。
本发明的声音三要素演示仪的基本操作步骤：
将声音三要素演示仪在计算机附近，通过USB数据线3与计算机相连，计算机输出图像到投影仪；话筒1接入输入接口5，打开计算机和软件，演示仪由USB线自动供电开始工作，学生或观众对话筒1发出声音，声音的波形以及频率、振幅等信息即可在电脑屏幕或投影屏幕上显示出来。通过操作软件上的相应按钮，可以连续自动抓拍波形图，也可以手动单次拍拍波形图，让同学们或观众一起研究、分析、对比声音的三要素的具体含义，以及不同声音之间的区别，进而形象的理解声音三要素的概念，既丰富了实验教学内容，又活跃了上课氛围，还提升了学生主动学习的积极性。