CN103645117A - 一种气体驻波测定实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种气体驻波测定实验装置，属于气体驻波测定实验技术领域。本发明的驻波管为透明管，第一扬声器和第二扬声器均设置在驻波管内，两扬声器的声波发射面相对设置且均垂直于驻波管的轴向中心线；第一扬声器与驻波管固定密封配合，第二扬声器与驻波管滑动接触配合；两扬声器均与信号发生器相连接；在平行驻波管轴向中心线方向的驻波管外侧管壁上设置有刻度尺，刻度尺的零点刻线位于第一扬声器的声波发射面所在的平面上；在驻波管外侧管壁上设置有若干压力传感器并沿驻波管轴向中心线方向均匀分布，压力传感器与驻波管内管腔密封连通并与计算机相连接；在两扬声器之间的驻波管管壁上设置有进烟口，烟雾发生器的排烟口与驻波管的进烟口相连通。

Description

一种气体驻波测定实验装置
技术领域
本发明属于气体驻波测定实验技术领域，特别是涉及一种气体驻波测定实验装置。
背景技术
气体驻波现象在现实生活中是一种经常发生的现象，却经常会被人们忽视，由于气体驻波现象很难观察到，为了观察气体驻波现象，相关技术人员设计出用于观察气体驻波现象的演示实验装置，但是这种演示实验装置功能单一，只能完成可燃类气体的气体驻波现象演示，但在演示气体驻波现象时显示效果并不好，同时也很难通过演示实验装置对气体驻波现象的发生原理进行准确测试，很难用于实验研究。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种功能多样、显示效果直观清晰及能够对气体驻波现象的发生原理进行准确测试的气体驻波测定实验装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种气体驻波测定实验装置，包括驻波管、第一扬声器、第二扬声器、调节杆、烟雾发生器、信号发生器及计算机，所述驻波管设置为两端具有开口的透明圆柱筒形结构，所述第一扬声器和第二扬声器均设置在驻波管管体内，第一扬声器的声波发射面与第二扬声器的声波发射面相对设置，第一扬声器和第二扬声器的声波发射面均垂直于驻波管的轴向中心线；所述第一扬声器与驻波管内管壁固定密封配合，第二扬声器与驻波管内管壁滑动接触配合；所述第一扬声器和第二扬声器的信号接入端均与信号发生器的信号输出端相连接；在平行驻波管轴向中心线方向的驻波管外侧管壁上设置有刻度尺，刻度尺的零点刻线位于第一扬声器的声波发射面所在的平面上；在所述驻波管外侧管壁上设置有若干压力传感器，若干压力传感器沿驻波管轴向中心线方向均匀分布，压力传感器的信号采集端通过驻波管上的开口槽与驻波管内管腔密封连通，压力传感器的信号输出端与计算机相连接；
所述第二扬声器与调节杆的一端相连接，调节杆的另一端位于驻波管管口外侧；在所述第一扬声器和第二扬声器之间的驻波管管壁上设置有进烟口，所述烟雾发生器的排烟口通过烟雾导管与驻波管的进烟口相连通。
所述驻波管的管长不小于500毫米。
所述刻度尺的量程与驻波管管长相等。
所述驻波管采用无色有机玻璃管或无色石英玻璃管。
所述在驻波管管口与调节杆之间设置有调节杆拖架。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，气体种类与成份不受限制，功能多样，即能准确测试气体驻波现象的发生原理，又能直观清晰的显示实验过程中的现象变化，完全能够满足实验及研究需要。
附图说明
图1为本发明的一种气体驻波测定实验装置结构示意图；
图2为输出频率为140赫兹时的压强分布曲线图；
图3为输出频率为290赫兹时的压强分布曲线图；
图中，1—烟雾发生器，2—计算机，3—第一扬声器，4—第二扬声器，5—烟雾导管，6—驻波管，7—信号发生器，8—刻度尺，9—压力传感器，10—调节杆拖架，11—调节杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种气体驻波测定实验装置，包括驻波管6、第一扬声器3、第二扬声器4、调节杆11、烟雾发生器1、信号发生器7及计算机2，所述驻波管6设置为两端具有开口的透明圆柱筒形结构，所述第一扬声器3和第二扬声器4均设置在驻波管6管体内，第一扬声器3的声波发射面与第二扬声器4的声波发射面相对设置，第一扬声器3和第二扬声器4的声波发射面均垂直于驻波管6的轴向中心线；所述第一扬声器3与驻波管6内管壁固定密封配合，第二扬声器4与驻波管6内管壁滑动接触配合；所述第一扬声器3和第二扬声器4的信号接入端均与信号发生器7的信号输出端相连接；在平行驻波管6轴向中心线方向的驻波管6外侧管壁上设置有刻度尺8，刻度尺8的零点刻线位于第一扬声器3的声波发射面所在的平面上；在所述驻波管6外侧管壁上设置有若干压力传感器9，若干压力传感器9沿驻波管6轴向中心线方向均匀分布，压力传感器9的信号采集端通过驻波管6上的开口槽与驻波管6内管腔密封连通，压力传感器9的信号输出端与计算机2相连接；
所述第二扬声器4与调节杆11的一端相连接，调节杆11的另一端位于驻波管6管口外侧；在所述第一扬声器3和第二扬声器4之间的驻波管6管壁上设置有进烟口，所述烟雾发生器1的排烟口通过烟雾导管5与驻波管6的进烟口相连通。
所述驻波管6的管长不小于500毫米。
所述刻度尺8的量程与驻波管6管长相等。
所述驻波管6采用无色有机玻璃管或无色石英玻璃管。
所述在驻波管6管口与调节杆11之间设置有调节杆拖架10，用来保证调节杆11在带动第二扬声器4移动过程中能够沿着驻波管6轴向方向移动，限制调节杆11在驻波管6径向方向的自由。
下面结合附图说明本发明的一次实验过程：
本实施例中的烟雾发生器1型号为Z-400型，输出功率为400瓦，其内的烟雾发生源为重油；信号发生器7的型号为PA1011，输出频率范围为120赫兹～750赫兹，输出电压为0伏～2伏，第一扬声器3和第二扬声器4均为纸盆式扬声器，外径为120毫米，输出功率为25瓦，驻波管6的长度为1910毫米，内径为120毫米，壁厚为5毫米，驻波管6进烟口距离第一扬声器3的声波发射面500毫米；压力传感器9的型号为M106B52，数量为90个，压力传感器9彼此之间的安装间距为20毫米，且各个压力传感器9均独立与计算机2相连。
进行实验前，首先对90个压力传感器进行标号，最靠近第一扬声器3的压力传感器为1号，以此类推，最外侧的压力传感器为90号。
确定初始状态，将第一扬声器3和第二扬声器4的间距调整为1200毫米，此时通过压力传感器测得驻波管6内的大气压为1.237×105pa，并定为标准气压。
启动烟雾发生器1，烟雾会通过烟雾导管5进入驻波管6内，并在驻波管6内弥散开，直到烟雾稳定为止；启动信号发生器7，并向第一扬声器3和第二扬声器4同时通入正弦电信号，初始频率为120赫兹，并逐步增大频率的输出值，当频率值达到140赫兹时，通过驻波管6可以观察到管内的烟雾发生明显的聚集现象，这时通过压力传感器可以记录下驻波管6内相应尺寸位置的压强值，其压强分布曲线图如图1所示，并将各个压力传感器采集的数据统计成表，具体如表1所示，数据统计表中的压强单位为1标准气压（1.237×105pa）。
数据记录完成后，继续增大信号发生器7的输出频率值，通过驻波管6可以观察到管内的烟雾聚集现象迅速消失，当频率值达到290赫兹时，烟雾聚集现象再次出现，但是相对于频率值为140赫兹时，烟雾聚集的位置发生变化，这时再次通过压力传感器记录下驻波管6内相应尺寸位置的压强值，压强分布曲线图如图2所示，并将各个压力传感器采集的数据统计成表，具体如表2所示，数据统计表中以压强单位为1标准气压（1.237×105pa）。
同理，重复上述步骤，当输出频率为430赫兹和570赫兹时，在驻波管6内可以观察到烟雾聚集现象，同时可获得相应的压强分布曲线图和数据统计表。
按照上述实验步骤，当第一扬声器3和第二扬声器4的间距分别为1400毫米、1600毫米及1800毫米时，同样能够观察到相应频率值下的空气驻波现象及压强分布特点。
表1
Figure BDA0000435169060000041
表2
Figure BDA0000435169060000051

Claims (5)

1.一种气体驻波测定实验装置，其特征在于：包括驻波管、第一扬声器、第二扬声器、调节杆、烟雾发生器、信号发生器及计算机，所述驻波管设置为两端具有开口的透明圆柱筒形结构，所述第一扬声器和第二扬声器均设置在驻波管管体内，第一扬声器的声波发射面与第二扬声器的声波发射面相对设置，第一扬声器和第二扬声器的声波发射面均垂直于驻波管的轴向中心线；所述第一扬声器与驻波管内管壁固定密封配合，第二扬声器与驻波管内管壁滑动接触配合；所述第一扬声器和第二扬声器的信号接入端均与信号发生器的信号输出端相连接；在平行驻波管轴向中心线方向的驻波管外侧管壁上设置有刻度尺，刻度尺的零点刻线位于第一扬声器的声波发射面所在的平面上；在所述驻波管外侧管壁上设置有若干压力传感器，若干压力传感器沿驻波管轴向中心线方向均匀分布，压力传感器的信号采集端通过驻波管上的开口槽与驻波管内管腔密封连通，压力传感器的信号输出端与计算机相连接；
所述第二扬声器与调节杆的一端相连接，调节杆的另一端位于驻波管管口外侧；在所述第一扬声器和第二扬声器之间的驻波管管壁上设置有进烟口，所述烟雾发生器的排烟口通过烟雾导管与驻波管的进烟口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种气体驻波测定实验装置，其特征在于：所述驻波管的管长不小于500毫米。
3.根据权利要求1所述的一种气体驻波测定实验装置，其特征在于：所述刻度尺的量程与驻波管管长相等。
4.根据权利要求1所述的一种气体驻波测定实验装置，其特征在于：所述驻波管采用无色有机玻璃管或无色石英玻璃管。
5.根据权利要求1所述的一种气体驻波测定实验装置，其特征在于：所述在驻波管管口与调节杆之间设置有调节杆拖架。
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