CN108519145B - 一款基于物联网的声速测定仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一款基于物联网的声速测定仪，包括挡板、固定双杆、发射换能器、接受换能器、定位双杆、蓝牙位移检测机构、电机、电机控制连接口、发射转换能器输入接口、接受转换器输出接口、软性隔离垫圈、限位开关组、盖板、丝杆，本发明的有益效果是实现产品的物联网化，通过网络完成相关声速的测定实验，提升实验效率，对于没有购置实验设施的学校或公众，可以通过计算机控制完成相关声速测定实验。基于蓝牙传输的数显栅尺位移检测设计，消除了传统丝杆读数结构带来的回程差问题，提高了实验的精确度。换能器驱动结构采用双杆定位丝杆传动，有效减小传动间隙，提高了装置运行时的稳定性；采用了软性连接，有效避免共振信号的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及实验装置领域，具体为一款基于物联网的声速测定仪。
背景技术
声速的测定主要是观察、研究声波在不同介质中传播现象，测量这些介质中声波传播速度。传统的声速测定实验，主要通过手动摇动丝杆改变换能器之间的位置，通过鼓轮或游标卡尺读取位移数据，然后根据信号发生器和示波器的波形变化情况，利用相位法或时差法测量声速。由于丝杆传动存在回差，所以位移的读取准确度存在问题，只能通过一个方向连续传动并多次测量数据才能避免回差问题。由于上述原因，很难实现声速的自动化测量。另外，由于实验只能在实验室完成，学生预习一般通过实验讲义或仿真软件实现，体验效果较差；对于没有购置实验设施的学校或公众，将无法完成相关声速测定实验。
发明内容
本发明的目的在于提供一款基于物联网的声速测定仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一款基于物联网的声速测定仪，包括测试架和控制器组成，
所述测试架包括挡板、固定双杆、发射换能器、接受换能器、定位双杆、盖板，所述挡板底部两侧固定连接固定双杆，挡板上部固定连接定位双杆，所述定位双杆下方设有丝杆，所述丝杆和挡板连接，定位双杆和丝杆的一端固定连接发射换能器，所述发射换能器两侧设有软性隔离垫圈，固定双杆另一端设有接受换能器，所述接受换能器与固定双杆和丝杆滑动连接，所述接受换能器上侧固定连接蓝牙位移检测机构，所述定位双杆两侧设有限位开关组，挡板后侧固定连接盖板，所述盖板设有发射转换能器输入接口、接受转换器输出接口，所述挡板外侧的中间部位连接电机控制接口，所述电机控制连接口另一端固定连接电机，所述丝杆一端穿过挡板、电机控制连接口与电机连接；
所述控制器包括主控制单元、信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块，所述主控制单元内部设有编程的声速测定软件，所述信号发生器通过发射转换能器输入接口与发射换能器相连，所述电机控制系统与测试架电机相连，所述信号检测模块通过接受转换器输出接口与接收换能器相连，所述蓝牙模块与测试架的蓝牙位移检测机构通信，所述控制器通过WiFi模块与网络连接，从而进一步连接计算机。
进一步的，所述的接受换能器位于限位开关组之间。
进一步的，所述的电机通过丝杆带动接受换能器。
进一步的，所述的蓝牙位移检测机构正上方设置显屏。
进一步的，所述的信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块均通过主控制单元控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.实现产品的物联网化，通过网络完成相关声速的测定实验，提升实验效率，对于没有购置实验设施的学校或公众，可以通过计算机控制完成相关声速测定实验。
2.基于蓝牙传输的数显栅尺位移检测设计，消除了传统丝杆读数结构带来的回程差问题，提高了实验的精确度，并且方便读数。
3. 换能器驱动结构采用双杆定位丝杆传动，有效减小传动间隙，提高了装置运行时的稳定性。
4. 换能器固定座与定位双杆间设有软性隔离垫圈，采用了软性连接，有效避免共振信号的干扰。
附图说明
图1为本发明的方框原理图。
图2为本发明的测试架主视图。
图3为本发明的测试架结构示意图。
图4为本发明的测试架俯视图。
图1-4中：1-挡板；2-固定双杆；3-发射换能器； 4-接受换能器；5-定位双杆；6-蓝牙位移检测机构；7-电机； 8-电机控制连接口； 9-发射转换能器输入接口；10-接受转换器输出接口；11-软性隔离垫圈； 12-限位开关组；13-盖板；14-丝杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一款基于物联网的声速测定仪，包括测试架和控制器组成，
所述测试架包括挡板1、固定双杆2、发射换能器3、接受换能器4、定位双杆5、盖板13，所述挡板1底部两侧固定连接固定双杆2，挡板1上部固定连接定位双杆5，所述定位双杆5下方设有丝杆14，所述丝杆14和挡板1连接，定位双杆5和丝杆14的一端固定连接发射换能器3，所述发射换能器3两侧设有软性隔离垫圈11，软性隔离垫圈能够避免共振信号影响，固定双杆5另一端设有接受换能器4，所述接受换能器4与固定双杆5和丝杆14滑动连接，所述接受换能器4上侧固定连接蓝牙位移检测机构6，蓝牙位移检测机构6能够直接测定发射换能器3与接受换能器4之间的距离，所述定位双杆5两侧设有限位开关组12，挡板1后侧固定连接盖板13，所述盖板13设有发射转换能器输入接口9、接受转换器输出接口10，所述挡板1外侧的中间部位连接电机控制接口8，所述电机控制连接口8另一端固定连接电机7所述丝杆14一端穿过挡板1、电机控制连接口8与电机7连接；
所述控制器包括主控制单元、信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块，所述主控制单元内部设有编程的声速测定软件，所述信号发生器通过发射转换能器输入接口9与发射换能器3相连，所述电机控制系统与测试架电机7相连，所述信号检测模块通过接受转换器输出接口10与接收换能器4相连，所述蓝牙模块与测试架的蓝牙位移检测机构6通信，所述控制器通过WiFi模块与网络连接，从而进一步连接计算机。
作为本发明的一种技术优化方案，所述的接受换能器4位于限位开关组12之间，限位开关组12能够限制接受换能器4移动范围，提高实验安全性。
作为本发明的一种技术优化方案，所述的电机7通过丝杆14带动接受换能器4，从而使得接受换能器4移动。
作为本发明的一种技术优化方案，所述的蓝牙位移检测机构6正上方设置显屏，可直接显示发射换能器3与接受换能器4之间的距离，消除了传统丝杆读数结构带来的回程差问题，实现了位移的数字化自动测试。
作为本发明的一种技术优化方案，所述的信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块均通过主控制单元控制。
实施例
本发明在使用时，网络计算机操作实验进行，通过WiFi模块，控制主控制单元，从而进一步控制信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块，电机控制系统驱动电机4，通过丝杆14带动接受换能器4，将接受换能器4移至适宜位置，采用蓝牙位移检测机构6检测发射换能器3与接受换能器4之间的距离，进行实验。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一款基于物联网的声速测定仪，包括测试架和控制器组成，其特征在于：
所述测试架包括挡板（1）、固定双杆（2）、发射换能器（3）、接受换能器（4）、定位双杆（5）、盖板（13），所述挡板（1）底部两侧固定连接固定双杆（2），挡板（1）上部固定连接定位双杆（5），所述定位双杆（5）下方设有丝杆（14），所述丝杆（14）和挡板（1）连接，定位双杆（5）和丝杆（14）的一端固定连接发射换能器（3），所述发射换能器（3）两侧设有软性隔离垫圈（11），定位双杆（5）另一端设有接受换能器（4），所述接受换能器（4）与定位双杆（5）和丝杆（14）滑动连接，所述接受换能器（4）上侧固定连接蓝牙位移检测机构（6），所述定位双杆（5）两侧设有限位开关组（12），挡板（1）后侧固定连接盖板（13），所述盖板（13）设有发射转换能器输入接口（9）、接受转换能器输出接口（10），所述挡板（1）外侧的中间部位连接电机控制接口（8），所述电机控制接口（8）另一端固定连接电机（7），所述丝杆（14）一端穿过挡板（1）、电机控制接口（8）与电机（7）连接；所述的接受换能器（4）位于限位开关组（12）之间，提高实验安全性；所述的蓝牙位移检测机构（6）正上方设置显示屏，可直接显示发射换能器（3）与接受换能器（4）之间的距离，消除了传统丝杆读数结构带来的回程差问题，实现了位移的数字化自动测试；换能器固定座与定位双杆（5）间设有软性隔离垫圈（11），采用了软性连接，有效避免共振信号的干扰；
所述控制器包括主控制单元、信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块，所述主控制单元内部设有编程的声速测定软件，所述信号发生器通过发射转换能器输入接口（9）与发射换能器（3）相连，所述电机控制系统与测试架电机（7）相连，所述信号检测模块通过接受转换能器输出接口（10）与接受换能器（4）相连，所述蓝牙模块与测试架的蓝牙位移检测机构（6）通信，所述控制器通过WiFi模块与网络连接，从而进一步连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一款基于物联网的声速测定仪，其特征在于：所述的电机（7）通过丝杆（14）带动接受换能器（4）。
3.根据权利要求1所述的一款基于物联网的声速测定仪，其特征在于：所述的信号发生器、电机控制系统、信号检测模块、蓝牙模块、无线WiFi模块均通过主控制单元控制。
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