专利名称：多功能声波参数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量声速、波长、音频信号频率及横波与纵波频率的仪器。
现有的测量声波参数仪器，其所提供的音频信号(如音叉振荡器)频率单一，电声换能器与声波检测器面对面设置在完全开放的空气中，容易受到杂散信号、射频信号及环境噪声的干扰，加之电声换能器与检测器间的距离调节范围小，且靠手工搬移，读数精度不高，因而不适应多种声波参数的测量及深层次的实验研究。
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种具有较宽频域、灵活方便、电声换能器与检测器密闭性好，二者间距调节范围较宽，抗噪声干扰性强，读数准确，工作稳定，性能可靠的多功能声波参数测量仪器。
本实用新型是这样实现的在一长方体铝合金仪器箱上表面紧固一双层透明有机玻璃管构成的密闭空腔，双层透明有机玻璃管包括一外层管，外层管内配套有一可沿轴向滑动的内层管，外层管左端口配置一喇叭，喇叭依靠外层管左端螺旋端盖紧固，内层管右端螺旋一端盖，端盖右侧配置一带有探测器的拉杆，端盖的外侧和测距读数机构的主尺套管右端相连接，测距读数机构包括一外套管，外套管内配套有可沿管轴向滑动的主尺套管，主尺套管与外套管右端之间配有一刻有标尺的套圈，主尺套管右端的滑轮联动绳索与固定在外套管左部的滑轮相配合，喇叭的信号输入端可和功放电路的信号输出端a－a相连接，探测器的信号输出端和报警检测电路的输入端MIC相连接，报警检测电路和电源相连接，电源分别与音频振荡器、功放电路相连接，音频振荡器输出端Ⅰ和功放电路输入端Ⅰ相连接，音频振荡器通过开关Ka－b与选频网络相连接。
本实用新型的优点在于(1)测频范围宽，测量精度高，除可使用仪器本身信号源外，也可外接其它信号源；(2)电声换能器与检测器间距调节范围大，可跨两个波段测分米波和厘米波；(3)信号源频率可变，每点频率准确，波形失真小，工作稳定，散热性好；(4)电声换能器与检测器同置于一空腔中，噪声污染小，抗干扰性能好；(5)整体设计合理，经久耐用。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是双层有机玻璃管的结构剖视图。
图3是测距读数机构的剖视图。
图4是本实用新型的电路原理框图。
图5是本实用新型的备用信号源电路图。
图6是信号源的功放电路图。
图7是检波放大及报警电路图。
图8是电源供电电路图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述如图1所示，在一长方体铝合金箱5上表面紧固一双层透明有机玻璃管构成的密闭空腔1及与其配套的测距读数机构2，在它们的底部垫有两块枕木7，枕木7底部用螺钉固定在仪器箱上表面，它们的上部用两只金属卡子6通过螺钉固定在枕木7上，有机玻璃管与金属卡子6及枕木7接触处垫有一层弹性较好的橡胶片。(如图2b)内层管22与外层管21同轴配套，并可沿管轴方向滑动，外层管21左端口装有一只喇叭20，喇叭20依靠旋紧左端盖19螺丝压紧而固定，内层管22右端口也有一带外螺纹的端盖24，端盖24中央有一圆孔39，(如图2b)带有探测器23的拉杆通过圆孔与图2a中螺母25相连。当转动鼓轮4时，带动标尺37及与它顶端相连的连杆10和探测器23一起移动，当需要增加空腔长度时，可将两连接片26卡在对应的螺钉上，使转动鼓轮4时，内层管22也随之移动。外层管21左端盖下侧有一小孔9，喇叭输入信号线从此孔引入，此信号线与箱体左端声频信号输出插孔3相通，声频信号由箱体内线路板提供，也可通过外接其它音频信号源提供，腔体内检测器拾取的信号通过一长屏蔽线从箱体右端圆孔11引入箱内线路板的声频放大部分，电源开关17，电源指示灯16，选频开关15，报警蜂鸣片14，波节指示灯13和输出信号接线柱12(外接示波器)均通过腐蚀面板后装在箱体上表面，电源输入插座8和散热孔18位于箱体左侧面。这样当接通电源时，电源指示灯16亮，若将选频开关15打在适当位置，调节鼓轮4，则检测器检测到某一声频所形成的驻波波节时，波节指示灯13亮，同时，报警蜂鸣片14发出报警声，否则，波节指示灯不亮，蜂鸣片也不发声。
测距读数机构的结构如图3所示，与鼓轮4相连的定滑轮29跨过联动绳索32，经主尺套管31底部两固定点34，跨过主尺上部滑轮35形成一闭环带，附尺刻在套圈33上侧，用螺钉40紧固在外管上方，带主尺的套管31可在套圈33内自由滑动，此套管中间侧面沿轴向局部对称分布着两个开槽，螺钉41通过此开槽可以固定管内右部滑轮框架36。此外，为装配方便外管底部(即图左端)做成带螺纹的端盖28，主尺右(顶)端留有一带内螺纹的装配孔38。38与装配孔27用螺钉相连。
电路原理框图如图4所示，第Ⅰ部分为电源电路，第Ⅱ部分为选频网络，第Ⅲ部分为功放电路，第Ⅳ部分为电源电路，第Ⅴ部分为检测放大及报警电路。第Ⅰ部分与第Ⅱ部分通过波段开关Ka－b连接(如图5)，第Ⅰ部分振荡器的输出(图5中)Ⅰ与第Ⅳ部分(图6)功放输入Ⅰ相连，第Ⅲ部分(图8)的输出＋9Ⅴ与第Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ部分的电源输入端＋9Ⅴ相连，－9Ⅴ与第Ⅰ部分电源输入端－9Ⅴ相连，＋6Ⅴ与第Ⅴ部分(图7)门电路电源输入端相接。
如图5所示，虚线框外为音频振荡源，其中低漂移运放块OP－07和R1、R1′、R2、R2′、C2等构成文氏电桥型音频振荡器，OP－07输出端⑥脚经R1、C1、R1′、R2、R2′、C2连至③脚构成正反馈环路，⑥脚经R5、R4、Rt、R2连至②脚构成负反馈环路。
为稳定输出频率和幅度，电路上除设置放大器的闭环电压增益稍大于3外，在其反馈环路和运放的输出端还反向并接了二极管D1、D2，使得输出电压因某种原因增大时，流过这两只管子的电流变大，导致其内阻减小，电路的负反馈量加强，增益下降，使输出电压降低，而在输出电压降低时，负反抗又减弱，增益变大，输出电压回升。同时，为减小环温对输出电压的影响，在反馈环路中还串接了一只具有负温度系数的热敏电阻Rt，使得环温升高时，其阻值相应减小，导致负反馈减弱，放大倍数增大，因而振荡器的输出幅度可始终稳定在某一定值内。
选频网络如图5中虚线框内所示，为了使振荡器在选频开关Ka－b换档时不出现瞬间停振现象，各频点换挡均通过并联优质可变电阻实现，振荡器的输出信号经图5中Ⅰ点与图6功放电路中Ⅰ点相连。
图6为功放电路，采用线性集成电路TB4100进行功率放大，其输出功率在1瓦左右，输出端①脚经C17喇叭YD相连，TB4100内部含有差分前置，移位放大，激励及推挽输出等电路，具有深反馈性能，所以稳定性好，其输出音量大小可通过调整图5中电位器W1来调节。输出端a－a与图1中小孔9相连接。
检波放大及报警电路如图7所示，喇叭YD(如图2中20)发出的声音经MIC检测拾取后通过BG1放大，一方面可在b－b点(如图1中12)通过示波器观测到波形，另一方面经与非门F1、F2整形，F3、F4延迟，通过LED2和F5、F6、HTD等构成的声光报警电路可进行视听。
电源供电电路如图8所示，220V市电经变压器B降压，桥堆QL28B整流，电容C20－C26滤波，采用三块稳压集成芯片7809、7909、7806，经过二次稳压，可为音频振荡器，功放电路及检波放大与报警电路分别提供稳定的±9V和＋6V直流电压，其输出电压与各部分对应输入电压端相连。
测量声波时，接通电源，将选频开关15打在适当位置(或在喇叭20的信号输入端外接其它信号发生器)，在输出信号接线柱12上接上示波器(也可不接)，调节鼓轮4，先使探测器23靠近喇叭20，当报警蜂鸣片14发出报警声，波节指示灯13亮，同时，(接示波器时)示波器荧光屏上出现稳定的一条亮线(即波节)时，在测距读数机构标尺上读出初始位置并记下，然后向相反方向调节鼓轮4，当重复出现波节时，依次记下波节位置，便可算出被测音频信号的波长，频率及其在空气中的传播速度等物理量。
权利要求1.多功能声波参数测量仪，其特征在于包括由一双层透明有机玻璃管构成的密闭空腔(1)，所说的双层透明有机玻璃管包括一外层管(21)，外层管(21)内配套有一可沿轴向滑动的内层管(22)，外层管(21)左端口配置一喇叭(20)，喇叭(20)依靠外层管(21)左端螺旋端盖(19)紧固，内层管(22)右端螺旋一端盖(24)，端盖(24)左侧配置一带有探测器(23)的拉杆，端盖(24)的外侧和测距读数机构(2)的主尺套管(31)右端相连接，所说的测距读数机构(2)包括一外套管(30)，外套管(30)内配套有可沿管轴向滑动的主尺套管(31)，主尺套管(31)与外套管(30)右端之间配有一刻有标尺的套圈，主尺套管(31)右端的滑轮(35)联动绳索(32)与固定在外套管(30)左部的滑轮(29)相配合，喇叭(20)的信号输入端可和功放电路的信号输出端a-a相连接，探测器(23)的信号输出端和报警检测电路的输入端MIC相连接。
2.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于报警检测电路Ⅴ和电源Ⅵ相连接，电源Ⅵ分别与音频振荡器Ⅰ、功放电路Ⅲ相连接，音频振荡器Ⅰ输出端Ⅰ和功放电路输入端Ⅰ相连接，音频振荡器Ⅰ通过开关Ka－b与选频网络Ⅱ相连接。
专利摘要一种多功能声波参数测量仪，包括一透明双层有机玻璃管，其左端配置一喇叭，右端配置一带有探测器的端盖，端盖和一测距读数机构相连接，喇叭的信号输入端可和功放电路的信号输出端相连接，探测器的信号输出端可和报警检测电路输入端相连接，其电路上还分别配置有电源、功放电路、音频振荡器。可测量声速、波长、音频信号频率及横波与纵波频率，具有频域宽、抗噪声干扰性强、读数准确、性能可靠的特点。
文档编号G01H5/00GK2206949SQ94222288
公开日1995年9月6日 申请日期1994年9月21日 优先权日1994年9月21日
发明者贾亚民 申请人:西安交通大学