CN108961957A - 一种降噪演示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降噪演示装置，包括底座(1)，底座(1)上固定连接有共振腔(4)，共振腔(4)为一立方体壳体，立方体壳体上垂直于底座(1)的前端面不封闭，立方体壳体上平行于底座(1)的上端面与其它端面可拆卸连接，立方体壳体的两个侧端面内侧设置有多根平行且等间距布置的凸肋(5)；共振腔(4)两侧分别为与底座(1)相连的发声源(2)和噪音计(3)；平行于所述共振腔(4)前端面且在共振腔(4)内可拆卸连接有开孔薄板(7)，开孔薄板(7)的两端置于相邻的凸肋(5)之间。本发明可准确方便的演示各个物理变量对降噪效果的影响。

Description

一种降噪演示装置
技术领域
本发明属于教学演示器材领域，特别是一种用于展示薄板降噪特性的装置。
背景技术
物理课堂上,对于一些定律的推导和公式演绎常常比较枯燥乏味,一些物理变量之间的关系比较抽象化,难于理解和记忆。学生在记忆公式或者针对公式做思维扩展时常常出现无法将对应的变量模型化,实体化。为了提高学生的学习积极性，帮助学生理解物理变量之间的关系，可视化教具是一条可行的途径，结合实体模型，将抽象的变量落实在具体的实体结构上，可以有效提高学生对物理定律的理解，能够将一些基本模型展开，加深对该定律或模型的理解程度。
例如，在声波传导和简谐振动课题的教学过程中，会涉及到共振频率的概念，为了帮助学生理解共振频率，可以考虑结合穿孔薄板共振吸声模型对其涉及的物理模型及变量进行演示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：结合穿孔薄板共振吸声模型，提供一种降噪演示装置，准确方便的演示各个物理变量对降噪效果的影响。
本发明的技术方案如下：
我们知道，一种常见的穿孔板共振吸声模型的共振频率表达式为其中f0代表共振频率，v为腔体内介质的声速，n代表薄板上的开孔数量，A0代表开孔的截面积，B代表薄板的面积，L代表薄板的厚度，D代表薄板与刚性壁之间的距离。本方案中主要模拟演示v、n、A0、L和D共5个变量对f0的影响。
一种降噪演示装置，包括底座，底座上固定连接有共振腔，所述共振腔为一立方体壳体，立方体壳体上垂直于底座的前端面不封闭，立方体壳体上平行于底座的上端面与其它端面可拆卸连接，立方体壳体的两个侧端面内侧设置有多根平行且等间距布置的凸肋；
所述共振腔两侧分别为与底座相连的发声源和噪音计；
平行于所述共振腔前端面且在共振腔内可拆卸连接有开孔薄板，开孔薄板的两端置于相邻的凸肋之间。
优选的，本装置还包括填充在共振腔内且位于开孔薄板与立方体壳体后端面之间的吸声材料块。
优选的，所述吸声材料块的两个侧端面上设置有与两个相邻凸肋间间距等宽的凸棱。
优选的，所述立方体壳体的上端面与立方体壳体的其它端面通过魔术贴连接。
优选的，所述开孔薄板上的圆孔孔径相等，任意两个相邻圆孔的水平和竖直方向圆心距相等。
优选的，所述开孔薄板的两端各有一个直角切角棱，切角棱的厚度等于两个相邻凸肋间间距的一半。
本发明的优点如下：
1)可以通过多张不同圆孔密度和孔径的开孔薄板模拟n、A0两个变量的变化。
2)可以通过调整开孔薄板在共振腔内不同位置(即开孔薄板插入不同位置的凸肋处)模拟D这个变量对共振频率的影响。
3)可以通过在共振腔内，开孔薄板与立方体壳体后端面之间插入不同材质的吸声材料模拟v这个变量对共振频率的影响。
4)发生源可以输出不同频率的声波，通过共振腔后端的噪音计来读取穿孔薄板降噪的效果。
5)可以通过将两块开孔薄板翻转对接后形成两倍厚度的薄板，模拟L变量对共振频率的影响。
6)由于将五个变量转变为不同结构形式的实体构件，可以方便迅速的调整这五个变量，且相互间并不干扰，学生可以形象直观的看到这五个变量对最终降噪结果的影响过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是两块开孔薄板翻转对接过程示意图；
图3是吸声材料块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，降噪演示装置包括底座1，底座1选择具有一定重量的钢结构平板，能够平稳的安放在讲台或实验桌上。底座1上固定连接有共振腔4，共振腔4为一立方体壳体，立方体壳体上垂直于底座1的前端面不封闭，立方体壳体上平行于底座1的上端面与其它端面可拆卸连接，立方体壳体的两个侧端面内侧设置有多根平行且等间距布置的凸肋5，共振腔4两侧分别为与底座1相连的发声源2和噪音计3，确保发声源2、共振腔4和噪音计3在一条直线上，平行于共振腔4前端面且在共振腔4内可拆卸连接有开孔薄板7，开孔薄板7的两端置于相邻的凸肋5之间。
当需要模拟不同声速v对共振频率的影响时，在共振腔4内且位于开孔薄板7与立方体壳体后端面之间填充吸声材料块。填充吸声材料块时，如图3，利用其两个侧端面上设置的与立方体壳体内两个相邻凸肋5间间距等宽的凸棱定位并固定。
为了方便更换开孔薄板7和吸声材料块，立方体壳体的上端面与立方体壳体的其它端面通过魔术贴连接。
演示前，可准备多块开孔薄板7，同一块开孔薄板7上的圆孔孔径相等，任意两个相邻圆孔的水平和竖直方向圆心距相等。不同开孔薄板7上的圆孔孔径不等，圆孔密度也不同，从而模拟n、A0两个变量的变化。
为了便于开孔薄板7定位和安装，开孔薄板7的两端各有一个直角切角棱8，切角棱8的厚度等于两个相邻凸肋5间间距的一半，更换时，直接对准凸肋5插入即可。需要模拟不同厚度薄板时，例如两倍薄板厚度，如图2所示，将两块开孔薄板7相对翻转后贴合，然后再插入凸肋5之间。
通过调整开孔薄板7在共振腔4内不同位置(即开孔薄板插入不同位置的凸肋处)模拟D这个变量对共振频率的影响。

Claims (6)

1.一种降噪演示装置，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)上固定连接有共振腔(4)，所述共振腔(4)为一立方体壳体，立方体壳体上垂直于底座(1)的前端面不封闭，立方体壳体上平行于底座(1)的上端面与其它端面可拆卸连接，立方体壳体的两个侧端面内侧设置有多根平行且等间距布置的凸肋(5)；
所述共振腔(4)两侧分别为与底座(1)相连的发声源(2)和噪音计(3)；
平行于所述共振腔(4)前端面且在共振腔(4)内可拆卸连接有开孔薄板(7)，开孔薄板(7)的两端置于相邻的凸肋(5)之间。
2.根据权利要求1所述的一种降噪演示装置，其特征在于：还包括填充在共振腔(4)内且位于开孔薄板(7)与立方体壳体后端面之间的吸声材料块。
3.根据权利要求2所述的一种降噪演示装置，其特征在于：所述吸声材料块的两个侧端面上设置有与两个相邻凸肋(5)间间距等宽的凸棱。
4.根据权利要求1所述的一种降噪演示装置，其特征在于：所述立方体壳体的上端面与立方体壳体的其它端面通过魔术贴连接。
5.根据权利要求1所述的一种降噪演示装置，其特征在于：所述开孔薄板(7)上的圆孔孔径相等，任意两个相邻圆孔的水平和竖直方向圆心距相等。
6.根据权利要求1所述的一种降噪演示装置，其特征在于：所述开孔薄板(7)的两端各有一个直角切角棱(8)，切角棱(8)的厚度等于两个相邻凸肋(5)间间距的一半。
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