CN106023743A - 一种驻波演示仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种驻波演示仪，圆筒左端通过雾滴进管与超声雾化组件相连；圆筒内腔的左端部设有一块径向挡板，而径向挡板下端悬空，并挡住雾滴进管与圆筒的连接口，径向挡板的其余部分与圆筒内壁固定；圆筒筒壁的上部沿轴向开有一个长条形喷出缺口，该长条形喷出缺口位于径向挡板右边；长条形喷出缺口的前、后侧对称设有一块透明挡板。本发明摒弃了传统演示仪采用点燃可燃气体显示驻波的方式，取而代之的是采用超声雾化后的水雾来显示驻波，这样不仅避免了发生火灾的安全隐患，而且也不会使圆筒发烫，从而能够保证连续演示；本发明实现的驻波为连续波形，比传统演示仪只能实现驻波的波峰和波谷更直观和醒目。
Description
技术领域
本发明属于物理实验设备领域，尤其涉及一种驻波演示仪。
背景技术
如图1所示，现有的驻波演示仪包括圆筒1和调频器5，其中圆筒1两端封口，圆筒1的左端通过进气管2与可燃气体供给装置3相连，该圆筒1上部沿轴向等距设有一排喷出支管1a，圆筒1和喷出支管1a均为金属管。圆筒1的右端安装有声波发生装置4，该声波发生装置4与所述调频器5相连。
现有的驻波演示仪如下：可燃气体供给装置3向圆筒1内输送可燃气体(如甲烷)，可燃气体通过喷出支管1a喷出，实验人员采用人工点火方式点燃每根喷出支管1a；并且，通过调频器5可以调整声波发生装置4发出的声波频率，且n＝L/λ，其中L为圆筒1的长度，λ为声波的波长。当n为整数时，声波为驻波，这时喷出支管1a喷出的火焰有高有低，高点代表声波的波峰，低点代表声波的波谷，从而演示出驻波。
现有驻波演示仪的缺陷如下：
1、由于采用可燃气体来演示驻波，这样就会导致两个主要的问题，其一是室内演示的安全性较差，易发生安全事故；其二是可燃气体燃烧一段时间以后圆筒1和喷出支管1a会很烫，为了实现降温，演示一段时间后就得停止使用，待圆筒1和喷出支管1a完全冷却后再进行演示，这样就不能连续使用；
2、现有演示仪等距设有一组喷出支管1a，这样就只能看出波峰和波谷，不能形成连续的波形，这样就导致演示效果有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全性高、能连续使用的驻波演示仪，并能形成连续的驻波波形。
本发明的技术方案如下：一种驻波演示仪，包括圆筒(1)、声波发生装置(4)和调频器(5)，其中圆筒(1)两端封口，该圆筒右端装有一个声波发生装置(4)，该声波发生装置能向圆筒(1)内发射声波；所述调频器(5)与声波发生装置相连，并能改变声波的频率，其特征在于：所述圆筒(1)左端通过一根雾滴进管(6)与超声雾化组件(7)相连，该超声雾化组件将液体雾化成雾滴，并通过雾滴进管(6)向圆筒(1)内输送雾滴；所述圆筒(1)内腔的左端部设有一块径向挡板(8)，该径向挡板与圆筒(1)的轴心线垂直，而径向挡板(8)下端悬空，并挡住所述雾滴进管(6)与圆筒(1)的连接口，且径向挡板(8)的其余部分与圆筒(1)内壁固定；所述圆筒(1)筒壁的上部沿轴向开有一个长条形喷出缺口(1a’)，该长条形喷出缺口位于所述径向挡板(8)右边，并与圆筒(1)的内腔相通；所述长条形喷出缺口(1a’)的前、后侧对称设有一块透明挡板(9)，该透明挡板的长度与长条形喷出缺口(1a’)相等，且透明挡板(9)的上端悬空，其下端与所述圆筒(1)的外壁固定。
与传统结构相比，本发明去掉了传统结构中的可燃气体供给装置和进气管，取而代之的是增加了雾滴进管(6)和超声雾化组件(7)；同时去掉了传统结构中的喷出支管，并在圆筒(1)开了一个长条形喷出缺口(1a’)，同时增设了两块透明挡板(9)。由于本案取消了传统结构中的可燃气体供给装置、进气管和喷出支管，这样就不再需要点燃可燃气体，这样不仅避免了发生火灾的安全隐患，而且也不会使圆筒发烫，从而能够保证连续演示，从而改善本演示仪的使用性能。本演示仪使用时，超声雾化组件将液体雾化成雾滴，并通过雾滴进管(6)向圆筒(1)内输送雾滴，雾滴绕过径向挡板(8)下端与圆筒(1)之间的缺口后进入圆筒(1)，并从长条形喷出缺口(1a’)喷出，喷出的形态为长条形，并由两块透明挡板(9)挡住，从而实现定位和导向。所述声波发生装置能向圆筒(1)内发射声波，调频器(5)能改变声波的频率，且n＝L/λ，其中L在本发明中为挡板(8)右板面到圆筒(1)右端的长度，λ为声波的波长。当n为整数时，声波为驻波，这时透过透明挡板(9)可以观察到长条形喷出缺口(1a’)喷出的雾滴显示一个连续的波形，且具有波峰和波谷。需要特别说明的是，驻波的显示与介质无关，燃烧的可燃气体和雾化后的雾滴都可以显示驻波，正是这一特性才为驻波演示仪的改进提供了可能性。另外，径向挡板(8)能挡住声波，让声波很好地反射，保证声波在圆筒(1)内稳定地传播和反射。
采用以上技术方案，本发明摒弃了传统演示仪采用点燃可燃气体显示驻波的方式，取而代之的是采用超声雾化后的雾滴来显示驻波，这样不仅避免了发生火灾的安全隐患，而且也不会使圆筒发烫，从而能够保证连续演示；另外，本发明实现的驻波为连续波形，比传统演示仪只能实现驻波的波峰和波谷更直观和醒目，从而大幅改善了演示效果，这样就很好地克服了现有演示仪的缺陷，具有很好的实用性。
作为本案的优化设计，所述雾滴进管(6)为“Z”字形结构，该雾滴进管的竖直管段与两个水平管段的连接处均通过圆弧段过渡，且上面一个水平管段的轴心线与圆筒(1)的外壁平齐。
采用以上结构设计，具有如下两个优点：一是圆弧段能防止雾滴遇到弯折处变成液滴，这个结构与上面一个水平管段的轴心线与圆筒(1)的外壁平齐相配合，能保证雾滴平稳地输送到筒体内，二是减少外部气压对筒体内声波传播的干扰，因为声波的传播对介质运动很敏感，这样就能保证本发明的正常运行，所以雾滴进管(6)采用“Z”字形结构不是简单的常规设计，具有创造性。
在本案中，所述超声雾化组件(7)包括超声雾化罐(7a)和风扇(7d)，其中超声雾化罐(7a)为密闭容器，该超声雾化罐的下底面固设有压电陶瓷片(7b)，该压电陶瓷片的正、负极分别通过导线与超声雾化电路板(7c)电连接，从而通过超声雾化电路板将超声雾化罐(7a)内的液体雾化成雾滴；所述风扇(7d)装在超声雾化罐(7a)罐壁的左侧，并将雾滴吹向超声雾化罐(7a)罐壁右侧与所述雾滴进管(6)进液端的连接口，从而吹到该雾滴进管(6)内。
采用以上技术方案，所述超声雾化组件(7)能可靠地将液体超声雾化成雾滴，且超声雾化组件(7)的结构简单，易于实施，具有很好的实用性。
在本案中，所述超声雾化组件(7)雾化的液体为水，水不仅取材方便，而且化学稳定性很强，不易发生燃烧、爆炸等安全事故。
作为优选，所述圆筒(1)下方通过收集管连接有一个液体收集罐(10)，该液体收集罐用于收集圆筒(1)内腔中的液体，且收集管上串联有阀门，这样就能及时收集圆筒(1)内的液体，防止液体沉积在圆筒(1)内对声波的传播造成干扰。
为了便于取材，所述声波发生装置(4)采用喇叭。
有益效果：本发明摒弃了传统演示仪采用点燃可燃气体显示驻波的方式，取而代之的是采用超声雾化后的水雾来显示驻波，而水雾的化学稳定性很强，不易发生火灾，这样不仅避免了发生火灾的安全隐患，而且也不会使圆筒发烫，从而能够保证连续演示；另外，本发明实现的驻波为连续波形，比传统演示仪只能实现驻波的波峰和波谷更直观和醒目，从而大幅改善了演示效果，这样就很好地克服了现有演示仪的缺陷，具有很好的实用性。
附图说明
图1为传统结构的示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为图2的A-A向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图2、3所示，一种驻波演示仪，主要由圆筒1、声波发生装置4、调频器5、雾滴进管6、超声雾化组件7、径向挡板8、透明挡板9和液体收集罐10构成。其中，圆筒1的材质可以为不锈钢或塑料，它的材质不要求是耐高温的金属。为了便于观察，圆筒1设计为透明筒体。圆筒1两端封口，该圆筒右端装有一个声波发生装置4，该声波发生装置能向圆筒1内发射声波。在本案中，声波发生装置4采用喇叭，该喇叭的振膜朝向圆筒1内。调频器5与声波发生装置相连，并能改变声波的频率，其连接方式采用现有的成熟方式。
圆筒1左端通过一根雾滴进管6与超声雾化组件7相连，该超声雾化组件将液体雾化成雾滴，并通过雾滴进管6向圆筒1内输送雾滴。在本案中，超声雾化组件7雾化的液体为水。
在本发明中，超声雾化组件7采用现有的成熟结构，并包括超声雾化罐7a和风扇7d，其中超声雾化罐7a为密闭容器，在超声雾化罐7a顶部设有一个加液口，该加液口可由密封盖封闭。超声雾化罐7a的下底面固设有压电陶瓷片7b，该压电陶瓷片的正、负极分别通过导线与超声雾化电路板7c电连接，从而通过超声雾化电路板将超声雾化罐7a内的液体雾化成雾滴；风扇7d装在超声雾化罐7a罐壁的左侧，并将雾滴吹向超声雾化罐7a罐壁右侧与雾滴进管6进液端的连接口，从而吹到该雾滴进管6内。雾滴进管6为“Z”字形结构，该雾滴进管的竖直管段与两个水平管段的连接处均通过圆弧段过渡，上面一个水平管段的轴心线与圆筒1的外壁平齐，且两个水平管段的轴心线与圆筒1的轴心线平行。
如图2、3所示，圆筒1内腔的左端部设有一块径向挡板8，该径向挡板8与圆筒1的轴心线垂直。径向挡板8下端悬空，并挡住雾滴进管6与圆筒1的连接口，且径向挡板8的其余部分与圆筒1内壁固定。圆筒1筒壁的上部沿轴向开有一个长条形喷出缺口1a’，该长条形喷出缺口位于径向挡板8右边，并贯穿圆筒1的内壁和外壁，且与圆筒1的内腔相通。长条形喷出缺口1a’的前、后侧对称设有一块透明挡板9，该透明挡板的长度与长条形喷出缺口1a’相等。透明挡板9的上端悬空，其下端与圆筒1的外壁固定。圆筒1下方通过收集管连接有一个液体收集罐10，该液体收集罐用于收集圆筒1内腔中的液体，且收集管上串联有阀门。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种驻波演示仪，包括圆筒(1)、声波发生装置(4)和调频器(5)，其中圆筒(1)两端封口，该圆筒右端装有一个声波发生装置(4)，该声波发生装置能向圆筒(1)内发射声波；所述调频器(5)与声波发生装置相连，并能改变声波的频率，其特征在于：所述圆筒(1)左端通过一根雾滴进管(6)与超声雾化组件(7)相连，该超声雾化组件将液体雾化成雾滴，并通过雾滴进管(6)向圆筒(1)内输送雾滴；所述圆筒(1)内腔的左端部设有一块径向挡板(8)，该径向挡板与圆筒(1)的轴心线垂直，而径向挡板(8)下端悬空，并挡住所述雾滴进管(6)与圆筒(1)的连接口，且径向挡板(8)的其余部分与圆筒(1)内壁固定；所述圆筒(1)筒壁的上部沿轴向开有一个长条形喷出缺口(1a’)，该长条形喷出缺口位于所述径向挡板(8)右边，并与圆筒(1)的内腔相通；所述长条形喷出缺口(1a’)的前、后侧对称设有一块透明挡板(9)，该透明挡板的长度与长条形喷出缺口(1a’)相等，且透明挡板(9)的上端悬空，其下端与所述圆筒(1)的外壁固定。
2.根据权利要求1所述的驻波演示仪，其特征在于：所述雾滴进管(6)为“Z”字形结构，该雾滴进管的竖直管段与两个水平管段的连接处均通过圆弧段过渡，且上面一个水平管段的轴心线与圆筒(1)的外壁平齐。
3.根据权利要求1所述的驻波演示仪，其特征在于：所述超声雾化组件(7)包括超声雾化罐(7a)和风扇(7d)，其中超声雾化罐(7a)为密闭容器，该超声雾化罐的下底面固设有压电陶瓷片(7b)，该压电陶瓷片的正、负极分别通过导线与超声雾化电路板(7c)电连接，从而通过超声雾化电路板将超声雾化罐(7a)内的液体雾化成雾滴；所述风扇(7d)装在超声雾化罐(7a)罐壁的左侧，并将雾滴吹向超声雾化罐(7a)罐壁右侧与所述雾滴进管(6)进液端的连接口，从而吹到该雾滴进管(6)内。
4.根据权利要求1所述的驻波演示仪，其特征在于：所述超声雾化组件(7)雾化的液体为水。
5.根据权利要求1所述的驻波演示仪，其特征在于：所述圆筒(1)下方通过收集管连接有一个液体收集罐(10)，该液体收集罐用于收集圆筒(1)内腔中的液体，且收集管上串联有阀门。
6.根据权利要求1所述的驻波演示仪，其特征在于：所述声波发生装置(4)采用喇叭。
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| CN106023743B (zh) | 2018-12-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181228 |