一种圆柱水波及驻波实验装置的制作方法

本发明涉及一种水波实验领域，具体是一种圆柱水波及驻波实验装置。

背景技术：

在现有的水波实验装置中，或采用电喇叭作为振动源，如公开号为CN205354472U 的实用新型专利采用电喇叭的振动激励水产生振动波以及产生驻波；或采用气源，如公开号为CN2127512Y的实用新型专利采用脉动气源使水面产生振动波；或采用电磁铁作为振动源，如公开专利CN2807369Y采用电磁铁通断吸合振动臂，使振动臂上的振动头在水面产生振动波；或采用机械振动，如公开专利CN106910396A采用电磁简谐振动仪产生机械振动在水流动的水槽中演示水波的多谱勒效应；公开号为201845472U的实用新型专利中采用汽缸产生机械运动带动机械臂产生机械振动在水槽的水面产生振动波。

目前的水波实验装置主要是用于进行波动由一点向外侧周围扩散的实验，没有由外侧周围向内传播的实验装置，尤其是缺乏观察水波由周围向中心逆向传播时波形的变化以及形成驻波条件的实验装置。

技术实现要素：

为克服现有水波实验装置难以观察水波由周围向中心逆向传播时波形的不足，本发明提出一种圆柱水波驻波实验装置。

本发明包括水槽、振动环、固定支架、振动环连接件和音圈直线电机。所述的音圈直线电机上端通过音圈直线电机固定件固定在固定支架横梁的下表面；该音圈直线电机下端通过振动环连接件固定在振动环上端。所述振动环吊装在水槽内，并使该振动环的外圆周表面与所述水槽的内表面之间10mm的间隙。

所述水槽内装水，并使水面的高度达到上述水槽高度的2/3处。在该水槽下端的槽壁上安装有排水管和排水管阀门。

所述振动环包括两个等径的圆环、连接辐条和四根连接杆；所述的两个圆环分别是搅动圆环和连接圆环。通过连接杆将所述的搅动圆环和连接圆环连接成为同心的上下两层，形成了振动环框架。

在该振动环框架上端圆环的内表面固定有十字形的连接辐条；在所述连接辐条的中心有圆盘。所述圆盘的上表面与振动环连接件下端的法兰通过螺栓固连。

所述固定支架呈门字形；在该固定支架横梁下表面有与音圈直线电机固定件连接的螺孔，并使该螺孔位于所述横梁长度方向的中心处。

在所述固定支架一侧立柱上固定有音圈直线电机控制器。

与现有技术相比较，本发明的有益效果为：

本发明提出的圆柱水波柱波观察实验装置可以观察由周围激励水波，并使水波由周围向中心传波过程中波形的变化及驻波产生的条件，具有结构简单、易于制造和使用方便等特点。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是振动环的结构示意图。

图3是振动环连接件的结构示意图。

图4是音圈直线电机固定件的结构示意图。

图5是水槽的结构示意图。图中：

1.水槽；2.振动环；3.固定支架立柱；4.振动环连接件；5.音圈直线电机；6.音圈直线电机固定件；7.固定支架横梁；8.连接角片；9.音圈直线电机控制器；10.音圈直线电机控制器固定架；11.圆盘；12.搅动圆环；13.排水管阀门；14.排水管；15.连接杆；16. 连接圆环；17.连接辐条。

具体实施方式

本实施例是一种圆柱水波柱波观察实验装置，包括水槽1、两个圆环、振动环2、固定支架、振动环连接件4、音圈直线电机5、音圈直线电机控制器9、音圈直线电机控制器固定架10、排水管阀门13和排水管14。

所述的音圈直线电机5上端通过音圈直线电机固定件6固定在固定支架横梁7的下表面；该音圈直线电机下端通过振动环连接件4固定在振动环2上端。所述振动环吊装在水槽1内，并使该振动环的外圆周表面与所述水槽的内表面之间10mm的间隙。

所述水槽1为透明有机玻璃材质，以便于观察水槽内的水产生的水波运动情况。使用时在该水槽内装水，并使水面的高度达到上述水槽高度的2/3处。在该水槽下端的槽壁上安装有排水管14和排水管阀门13。

所述振动环2包括两个等径的圆环、连接辐条17和四根连接杆，上述的两个圆环分别是搅动圆环12和连接圆环16。通过四根连接杆将所述的搅动圆环和连接圆环连接成为同心的上下两层，形成了振动环框架。在该振动环框架上端圆环的内表面固定有十字形的连接辐条17；在所述连接辐条的中心有金属的圆盘11。所述圆盘的上表面与振动环连接件4下端的法兰通过螺栓固连。

所述振动环连接件4为圆形双连接面法兰，两端分别通过螺栓连接音圈直线电机 5和振动环2。

音圈直线电机5是一种结构简单、并能够进行直线往复运动的电机，是货架产品。

音圈直线电机固定件6下端的圆形法兰盘与音圈直线电机5的固定端通过螺栓连接；上端的方形法兰盘与固定支架横梁7的下表面通过螺栓连接。

所述固定支架由横截面均为方形的金属型材制成。该固定支架有两根固定支架立柱3和一根固定支架横梁组成，其外形呈门字形；在所述支架立柱与固定支架横梁的连接处通过连接角片8加强。在该固定支架横梁下表面有与音圈直线电机固定件6连接的螺孔，并使该螺孔位于所述横梁长度方向的中心处。

音圈直线电机控制器9通过螺栓安装在音圈直线电机控制器固定架10上。音圈直线电机控制器固定架10通过螺栓固定在所述固定支架一侧立柱的侧表面。

音圈直线电机控制器10的出端子和音圈直线电机5的输入端子之间通过线缆连接。

本实施例的使用过程如下：

向水槽1中注入水达到三分之二高度，将振动环2下端的搅动圆环12没于水面下，启动音圈直线电机控制器9。根据实验要求设定音圈直线电机往复运动的频率，令音圈直线电机按设定的频率往复运动，通过控制振动环连接件4带动振动环2随电机输出端进行相应的往复运动，从而在水槽1中产生由外向内传播的水波，通过改变音圈直线电机的往复运动频率，直到观察到驻波为止。

本发明具有结构简单；易于制造；使用方便等特点，通过改变水槽产生的水波的频率；波形和观察产生的驻波的频率，可用于圆柱形水波及驻波的教学实验和科学研究。