一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种声学演示设备，尤其涉及一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置。本声学实验装置包括共鸣球(3)、旋转连杆(4)和声源控制装置(5)三部分，其特征在于：共鸣球(3)由短管(2)插接于空心球而构成，空心球的空腔与短管的尺寸可由实际需要而定；旋转连杆(4)，悬挂于固定点(1)并且与所述共鸣球(3)相连，即两个完全一样的共鸣球其短管(2)朝向相反且延旋转切线方向，分别固定在一根可自由旋转的旋转连杆(4)对称两端；声源控制装置(5)为可输出单频音的音响及控制装置。本实验装置可以通过演示旋转快慢来研究共鸣器共振强度与外界声源频率、强度以及自身物理参数的关系，既可定性又可定量分析。
【专利说明】一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种声学演示设备，尤其涉及一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置。
【背景技术】
[0002]现在常用的演示声共振现象的教学仪器是共振音叉。音叉是由音叉振动体和其共鸣箱组成。当一个音叉振动时，它与其音箱共同振动同时有声波从共鸣箱开口发射出来，若将另一个与它完全一样的音叉放到它的面前，且开口相对，第一个音叉振动发出的声波就传到第二个音叉，使其共鸣箱空气柱共振进而使音叉也振动起来。整套实验流程可以较好的展现声共振的原理与现象，但只能定性观察不能定量研究，也不能深层次探究影响共振的因素，可演示的内容较少。
[0003]亥姆霍兹共鸣器可受外界声场的激发并消耗其能量成为吸声体。空腔内的振动又可以通过短管发出声波加强外面的声场。正是利用此原理，将两个相同的共鸣器用杆连接起来的旋转木马就可以在合适频率和强度的声音环境中旋转，并借之研究共鸣球共振频率以及影响共鸣球共振强弱的因素等物理问题。与音叉相比将亥姆霍兹旋转木马引入声共振的教学，不仅可以从定性与定量两个角度研究声共振现象，而且富于变化的实验现象促使学生们从深层次理解物理学本质，大大丰富课堂内容，激发学生们探索与学习的热情。
【发明内容】
[0004]为了更好的开展声学共振的演不，克服传统声学教学模型的演不单一不能定量研究的缺陷，本发明的目的在于:提供一种即可定性又可作定量分析、结构简单、操作方便、形象直观的利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置。
[0005]具体的结构设计方案如下:
[0006]一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置，其特征在于，包括:共鸣球、旋转连杆和声源控制装置。其中，所述共鸣球由短管插接于空心球而构成，空心球的空腔与短管的尺寸可由实际需要而定；旋转连杆，与所述共鸣球相连，即两个完全一样的共鸣球其短管朝向相反且延旋转切线方向，分别固定在一根可自由旋转的旋转连杆对称两端；所述声源控制装置为可输出单频音的音响及控制装置。
[0007]其中，所述共鸣球大小尺寸设置多种，能够保证共鸣球固有频率多样。
[0008]其中，所述旋转连杆的材料密度较小，弯曲强度较大，能够保证装置的自身转动惯量相对较小，而且形变较小。
[0009]其中，所述旋转连杆用细线悬挂固定，保证装置扭矩较小，旋转阻力较小。
[0010]其中，所述声源控制装置中的音响是大功率输出，喇叭尺寸较大,能够输出低频声源信号。
[0011]本发明取得的有益效果是:(I)该装置能把共鸣球短管声压巧妙地转化为旋转的动力，可以通过演示旋转快慢来研究共鸣球共振强度与外界声源频率、强度以及自身物理参数的关系；(2)能为中学和大学物理实验提供形象直观的声共鸣演示，既可定性又可定量分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型装置中的共鸣球结构示意图；
[0013]图2为本实用新型装置整体结构示意图。
[0014]图中:1、固定点，2、短管，3、共鸣球，4、旋转连杆，5、声源控制装置。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0016]实施例:
[0017]如图2所示，本实施例中提供一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学演示装置，所述声学演示装置包括共鸣球(3)、旋转连杆(4)和声源控制装置(5)。其中，所述共鸣球(3)由短管(2)插接于空心球而构成，空心球的空腔与短管的尺寸可由实际需要而定；旋转连杆
(4)，由细线悬吊在固定点(I)上并与所述共鸣球(3)相连，即两个完全一样的共鸣其短管
(2)朝向相反且延旋转切线方向，分别固定在一根可自由旋转的旋转连杆⑷对称两端；所述声源控制装置(5)为可输出单频音的音响及控制装置。
[0018]本实施例中，所述共鸣球(3)大小尺寸设置多种，能够保证演示多种情况的声共振实验。
[0019]本实施例中，所述旋转连杆(4)的材料密度较小，弯曲强度较大，能够保证装置的自身转动惯量相对较小，而且形变较小。
[0020]本实施例中，所述旋转连杆(4)用细线悬挂固定于固定点，保证装置扭矩较小，旋转阻力较小。
[0021]本实施例中，所述声源控制装置(5)中的音响是大功率输出，喇叭尺寸较大,能够输出低频声源信号。其中输出的低频声源信号为共鸣球的固有频率信号。
[0022]本实施例中，调整音响和实验装置的相对位置，避免多普勒效应的影响。即保证在任意时刻两个共鸣球(3)接收到同样的声音信号，不受其旋转影响。本例采取将实验装置放置在音响正上方的方法。
[0023]本实施例中，在封闭的小实验室进行实验，声能量密度高，声波经过多次反射后叠力口，效果加强。
[0024]本实施例可以用于演示声源频率对旋转快慢的影响、声源声强对旋转快慢的影响、共鸣球自身参量对旋转快慢的影响以及旋转半径对旋转快慢的影响等多种声学实验。其中共鸣球可变参量有:共鸣球空腔体积的大小，共鸣球短管的长度，短管开口的面积等。
[0025]由此可知，本实用新型结构简单，操作方便，把声压这个微小的作用力转化为共鸣球的旋转力，通过观测旋转木马旋转快慢就可以得出声压的大小，成本较低，功能较多，通过该声音演示装置可以把抽象的声学物理知识具体化、形象化，易于使用者理解。
【权利要求】
1.一种利用亥姆霍兹共鸣器的声学实验装置，其特征在于，包括: 共鸣球(3)由短管(2)插接于空心球而构成，空心球的空腔与短管的尺寸可由实际需要而定； 旋转连杆(4)，悬挂于固定点(I)并且与所述共鸣球(3)相连，即两个完全一样的共鸣球其短管(2)朝向相反且延旋转切线方向，分别固定在一根可自由旋转的旋转连杆(4)对称两端； 声源控制装置(5)为可输出单频音的音响及控制装置。
【文档编号】G09B23/14GK204117445SQ201420469128
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】李楠, 武烨存, 朱常青 申请人:北京理工大学