专利名称：声波特性测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测定声波特性的装置，尤其是由一对抛物形声波反射面、信号发生器、声波发射器、声波接收器、数字存储示波器组成的声波特性测定仪。
背景技术：
目前，公知的用于大专院校实验教学的“声速测量仪”性能单一，仅限于对声速进行测量。由于声波发射器产生的声场为球面波，用球汗克函数作级数展开可知其具有不等间隔的零点，只有当测量距离增大到无穷远时零点间隔才减小到半个波长并趋近于平面波，所以导致测量数据偏大。
中华人民共和国国家知识产权局实用新型专利说明书ZL专利号01219769.6(授权公告日2002年2月13日)公开了一种声速测量仪。由声波发射换能器，安装在导轨滑块上的声波接收换能器和安装在声波发射换能器和声波接收换能器前的挡板组成，由于该仪器的发射、接收换能器可以较灵活地放置在远处，当反射挡板离发射换能器足够远时，入射波和反射波成为近似平面波，可以形成较规范的驻波，从而提高了测量精度。其缺点在于声波发射换能器所发射的声波仍为球面波，从理论上讲只有当传输距离增大到无穷远时球面波才趋近于平面波，且球面声波的强度会随着传输距离的增加而急剧衰减，给测量带来不便。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于平面波的声波特性测定仪，它不但可以测量声波的传播速度，还可以测量材料对声波的反射、透射、吸收以及声波的衍射和干涉特性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是把安装在封闭音箱内的声波发射器放置在一个抛物形声波反射面的焦点处，使球面波经抛物形声波反射面反射后转变为平面波，设置在声波接收端且固定在活动支架上的另一个抛物形声波反射面把平面波反射并汇聚在其焦点处，放置在其焦点处的声波接收器把接收的信号送入数字存储示波器显示；带有功率输出功能的信号发生器输出两路信号，电压信号接至数字存储示波器作为触发信号，另一路功率信号则接至声波发射器用以驱动声波发射器发出不同频率的声波，由此测量出声波的各种参数。
本实用新型的有益效果是由于采用抛物形声波反射面把球面波转变为平面波，延长了声波的传输距离，提高了系统的抗干扰能力，借助简单附件实现了对声波多种参数的测量，它不但可以用于实验教学，还可以广泛地用于声学研究和噪声控制等领域。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型声波特性测定仪的结构示意图。
图2是本实用新型声波特性测定仪利用数字存储示波器测量声速的示意图。
具体实施方式
在
图1所示的声波特性测定仪中，带有功率输出功能的信号发生器1输出两路信号，电压信号接至数字存储示波器10作为触发信号，另一路功率信号则用以驱动声波发射器4发出不同频率的声波。声波发射器4放置在抛物形声波反射面3的焦点处，声波经抛物形声波反射面3反射后即成为平面波。平面波在空间传输一定距离后被声波接收端的抛物形声波反射面7接收并汇聚于其焦点处，放置在其焦点处的声波接收器6把接收的信号送入数字存储示波器10显示，由此测量出声波的各种参数。声波接收器6可以采用拾音器或换能器，固定声波接收器6的麦克支架可到音响器材商店选购。由于本实用新型声波特性测定仪采用了声波的平行传输和聚焦接收，而且数字存储示波器10有足够高的灵敏度，所以一般无需再对信号进行放大，如果需要对信号进行放大，可直接购买带有信号放大功能的音箱取其放大电路使用即可。
图1中的固定支架2用于固定发射端的抛物形声波反射面3。为了消除声波发射器4向后发射的声波，应把声波发射器4安装在封闭音箱5内，声波发射器4可以采用普通扬声器或换能器，封闭音箱5固定在音箱支架上，音响器材商店也有专用支架可供选购。声波接收端的抛物形声波反射面7安装在移动支架8上，移动支架8的底部应至少安装3个万向轮9，便于调节抛物形声波反射面7的方向和位置。由于声波发射器4所发射声波的频率不同，所以抛物形声波反射面的直径也可以随之改变，当声波发射器4采用超声换能器时，抛物形声波反射面的直径就可以做的较小，通常抛物形声波反射面的直径可以在0.2米～2米之间取舍。
本实用新型声波特性测定仪的使用方法如下1.测量声速由于本实用新型声波特性测定仪采用了数字存储示波器10，所以使声速测量变得十分简单，不必采用传统的移动接收端的位置来改变示波器图形位相的方法，只需把信号发生器1发出的1赫兹的方波电压信号直接送入数字存储示波器10作为“单次获取”的触发信号，而1赫兹的方波功率信号则驱动声波发射器4，就可在数字存储示波器10上获得如图2所示的波形。在图2所示的波形中，上面的波形为信号发生器1发出的1赫兹的方波电压信号，下面的衰减振荡波形为声波接收器6接收的信号，在数字存储示波器10上测出两个信号的间隔时间，量出声波自发射到接收所路过的实际距离，就可以算出声速。
2.测量材料的反射、透射、吸收特性在两个抛物形声波反射面中间位置插入面积远大于抛物形声波反射面面积的被检测材料，由示波器上信号的衰减程度就可求出被检测材料对某一特定频率声波的透射特性。把被检测材料转过微小角度，把信号接收端的抛物形声波反射面7移动到抛物形声波反射面3的同一侧并排放置，即可测出反射波的强度，总强度减去透射和反射强度就可求出被检测材料对某一特定频率声波的吸收特性。
3.测量声波的衍射和干涉在两个抛物形声波反射面中间并排插入两块面积远大于抛物形声波反射面面积的硬质平板材料，两块硬质平板材料间留有间隙，声波透过该间隙后即可产生衍射现象。若使用一块面积远大于抛物形声波反射面面积的硬质平板材料正对抛物形声波反射面3，由于相对硬质平板材料而言入射和反射声波都为平面波，很容易在硬质平板材料和抛物形声波反射面3之间因干涉而形成驻波，可以用声波接收器6直接检测。
权利要求1.一种声波特性测定仪，包括声波发射器(4)和声波接收器(6)，其特征在于所述声波发射器(4)安装在封闭音箱(5)内并放置在把球面波转变为平面波的抛物形声波反射面(3)的焦点处；设置在声波接收端且固定在活动支架(8)上的另一个抛物形声波反射面(7)把平面波反射并汇聚在其焦点处，放置在其焦点处的所述声波接收器(6)与数字存储示波器(10)连接；带有功率输出功能的信号发生器(1)输出两路信号，电压信号接至数字存储示波器(10)作为触发信号，另一路功率信号则接至所述声波发射器(4)用以驱动其发出不同频率的声波。
2.按照权利要求1所述的声波特性测定仪，其特征在于所述抛物形声波反射面(3)和抛物形声波反射面(7)的直径在0.2米～2米。
3.按照权利要求1所述的声波特性测定仪，其特征在于所述活动支架(8)底部安装的万向轮(9)的数量为3个或多于3个。
专利摘要本实用新型公开了一种基于平面波的声波特性测定仪。把一个连接在信号发生器(1)上的声波发射器(4)放置在一个抛物形声波反射面(3)的焦点处，使球面波经抛物形声波反射面反射后转变为平面波，设置在声波接收端且固定在活动支架(8)上的另一个抛物形声波反射面(7)把平面波反射并汇聚在其焦点处，放置在其焦点处的声波接收器(6)把接收的信号送入数字存储示波器(10)显示，借助简单附件即可测量出声波的多种参数。由于采用抛物形声波反射面把球面波转变为平面波，延长了声波的传输距离，提高了系统的抗干扰能力，它不但可以用于实验教学，还可以广泛地用于声学研究和噪声控制等领域。
文档编号G09B23/00GK2809607SQ20052011547
公开日2006年8月23日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者张爱军 申请人:中国海洋大学