CN203910096U - 一种机械波演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械波演示仪，包括底座、设在底座左端部上的周期振动装置、右端部上的支撑架；一横杆的一端部定位连接在所述周期振动装置上面的中部，所述横杆的另一端部定位连接在所述支撑架上面的中部，所述横杆上设有标尺刻度；一纵杆卡在横杆的上面；在纵杆的前端设有第一光电门传感器、后端设有第二光电门传感器；所述第一光电门传感器和第二光电门传感器与周期振动装置电连接；一波绳上等距离设有若干个红色质点标志，该波绳一端与所述周期振动装置连接、另一端与所述支撑架连接；一控制面板设在所述底座上并与所述周期振动装置电连接。本实用新型能演示出绳子做正弦振动时的实时状态，并能测量出机械波的周期、波速、振幅等参数。

Description

一种机械波演示仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器，具体涉及一种机械波演示仪。

背景技术

在物理教学中，有关机械波部分的内容是比较抽象的，且不易掌握，为了帮助学生掌握机械波的知识，市场上出现了不少关于机械波的演示装置。如CN 203444671 U公开的一种绳波、柱波演示器机械、电气装置，该装置包含电动机、电位器、电池盒、传动机械、绳、第一支架、第二支架、第三支架，所述电动机、电位器以及电池盒电连接并固定于第一支架上，传动机械一端连接于电动机上，传动机械固定于第二支架上，绳一头连接于传动机械另一端，绳的另一头固定于第三支架上。该装置能够直观演示绳波，柱波，调节电位器还能改变波长和频率，但不能测量出机械波的周期、波速（单位时间内波形传播的距离）、振幅等参数。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种机械波演示仪，其能演示出绳子做正弦振动时的实时状态，并能测量出机械波的周期、波速、振幅等参数。 

    本实用新型所述的一种机械波演示仪，包括底座、设在底座左端部上的周期振动装置、设在底座右端部上的支撑架，其特征是：

一横杆的一端部定位连接在所述周期振动装置上面的中部，所述横杆的另一端部定位连接在所述支撑架上面的中部，所述横杆上设有标尺刻度；

一纵杆的中部下面设有卡槽，该卡槽卡在所述横杆的上面；在所述纵杆的前端设有第一光电门传感器，在所述纵杆的后端设有第二光电门传感器；所述第一光电门传感器和第二光电门传感器与所述周期振动装置电连接；

一波绳上等距离设有若干个红色质点标志，该波绳置于所述底座的上面且一端与所述周期振动装置连接、另一端与所述支撑架连接；一控制面板设在所述底座上，该控制面板与所述周期振动装置电连接。

所述的一种机械波演示仪，还包括设在底座上且一端与所述周期振动装置前面下部连接另一端与所述支撑架前面下部连接的前挡板、设在底座上且一端与所述周期振动装置后面下部连接另一端与所述支撑架后面下部连接的后挡板，所述波绳的长度较所述底座的长度长且位于所述前挡板和后挡板之间；在底座的上面还设有标尺刻度，该标尺刻度位于所述前挡板和后挡板之间并紧靠所述前挡板，所述标尺刻度与横杆上的标尺刻度对应一致。

进一步，所述周期振动装置包括基板、两个对称设在基板前部两边的支座、两端分别固定连接在所述两个支座上的滑杆、设在所述基板后部并靠近基板右边的电机、与所述电机输出端配合连接的转盘、设在所述基板后部并靠近基板后边中间部位的固定轴、一端部与所述固定轴铰接的活动杆、一端与所述活动杆中部铰接另一端与所述转盘的边缘铰接的连杆、与所述活动杆另一端部连接并与所述滑杆配合的振动子、设在活动杆另一端并位于所述振动子之前的卡绳槽，该卡绳槽与所述波绳的一端连接，还包括与电源连接的PLC控制电路，该PLC控制电路与所述电机、第一光电门传感器和第二光电门传感器电连接，还与设在控制面板是的液晶显示屏电连接。

进一步，所述控制面板上还设有电机调速旋钮。

本实用新型的有益效果： 

    （1）能够直观地演示出绳子做正弦振动时的实时状态，调节电机的转速，能够控制绳波的周期、波速、振幅等波形参数，为演示提供不同的波形；

（2）通过底座/横杆上的刻度线与纵杆配合能够实时测量出波形的波长；

    （3）通过第一光电门传感器、第二光电门传感器、PLC控制电路以及液晶显示屏的配合，能够实时测量并显示出波的周期；

（4）在绳子上设置等距离的标记，以便实验者观察波形。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是周期振动装置的结构示意图；

图3是纵杆的的结构示意图；

图4是周期振动装置的电路框图（包括电机）。

图中：1－底座，2－周期振动装置，3－支撑架，4－前挡板，5－后挡板，6－横杆，7－纵杆，8－波绳，9－红色质点标志，10－标尺刻度，11－控制面板，12－第一光电门传感器，13－第一光电门传感器，20－基板，21－支座，22－滑杆，23－电机，24－转盘，25－固定轴，26－活动杆 ，27－连杆，28－振动子，29－卡绳槽，30－PLC控制电路，31－液晶显示屏，70－卡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1、图2、图3和图4所示的一种机械波演示仪，包括底座1、设在底座左端部上的周期振动装置2、设在底座右端部上的支撑架3，其结构特点是：

一横杆6的一端部定位连接在所述周期振动装置2上面的中部，所述横杆6的另一端部定位连接在所述支撑架3上面的中部，所述横杆上设有标尺刻度；

一纵杆7的中部下面设有卡槽70，该卡槽卡在所述横杆6的上面；在所述纵杆的前端设有第一光电门传感器12，在所述纵杆的后端设有第二光电门传感器13；所述第一光电门传感器和第二光电门传感器与所述周期振动装置2电连接；

一波绳8上等距离设有若干个红色质点标志9，该波绳置于所述底座1的上面且一端与所述周期振动装置2连接、另一端与所述支撑架3连接；

一控制面板11设在所述底座1上，该控制面板与所述周期振动装置2电连接。

所述的一种机械波演示仪，还包括设在底座1上且一端与所述周期振动装置2前面下部连接另一端与所述支撑架3前面下部连接的前挡板4、设在底座1上且一端与所述周期振动装置2后面下部连接另一端与所述支撑架3后面下部连接的后挡板5，所述波绳的长度较所述底座的长度长且位于所述前挡板4和后挡板5之间；在底座1的上面还设有标尺刻度10，该标尺刻度位于所述前挡板4和后挡板5之间并紧靠所述前挡板4，所述标尺刻度与横杆上的标尺刻度对应一致。

在所述底座上设置标尺刻度，在所述横杆上也设置标尺刻度，通过底座/横杆上的标尺刻度与纵杆的配合，能够测量出波的波长。

进一步，所述周期振动装置2包括基板20、两个对称设在基板前部两边的支座21、两端分别固定连接在所述两个支座上的滑杆22、设在所述基板后部并靠近基板右边的电机23、与所述电机输出端配合连接的转盘24、设在所述基板后部并靠近基板后边中间部位的固定轴25、一端部与所述固定轴铰接的活动杆26、一端与所述活动杆中部铰接另一端与所述转盘的边缘铰接的连杆27、与所述活动杆另一端部连接并与所述滑杆配合的振动子28、设在活动杆另一端并位于所述振动子之前的卡绳槽29，该卡绳槽与所述波绳8的一端连接，还包括与电源连接的PLC控制电路30，该PLC控制电路与所述电机23、第一光电门传感器12和第二光电门传感器13电连接，还与设在控制面板11是的液晶显示屏31电连接。

进一步，所述控制面板11上还设有电机调速旋钮（未画出）。装置运行时，实验者可实时调节电机转速，从而控制形成不同的波形。

    演示时：打开电源及电机开关，选择合适的转速，电机转动带动转盘同步转动，转盘转动带动连杆移动，连杆带动活动杆摆动，活动杆摆动带动振动子沿滑杆往复移动，由于振动子前面的卡绳槽与波绳的一端连接，振动子的往复移动将转化为波绳的持续振动，从而实现机械波形的演示。待波绳持续波动稳定后，移动纵杆，波绳子上对应的红色质点标志在平衡位置振动，当波绳上的红色质点标志两次阻隔第一光电门传感器和第二光电门传感器时，记录间隔时间，电信号传输至PLC控制电路，计算出时间间隔并通过液晶显示屏显示，通过该间隔时间即能计算出机械波的振动周期；已知周期、波长即能计算出波速、频率等其它参数。演示过程中，通过调节电机的转速来控制机械波的周期、波速、振幅等参数，为演示提供不同的波形。

Claims (4)

1.一种机械波演示仪，包括底座（1）、设在底座左端部上的周期振动装置（2）、设在底座右端部上的支撑架（3），其特征是：

一横杆（6）的一端部定位连接在所述周期振动装置（2）上面的中部，所述横杆（6）的另一端部定位连接在所述支撑架（3）上面的中部，所述横杆上设有标尺刻度；

一纵杆（7）的中部下面设有卡槽（70），该卡槽卡在所述横杆（6）的上面；在所述纵杆的前端设有第一光电门传感器（12），在所述纵杆的后端设有第二光电门传感器（13）；所述第一光电门传感器（12）和第二光电门传感器（13）与所述周期振动装置（2）电连接；

一波绳（8）上等距离设有若干个红色质点标志（9），该波绳置于所述底座（1）的上面且一端与所述周期振动装置（2）连接、另一端与所述支撑架（3）连接；

一控制面板（11）设在所述底座（1）上，该控制面板与所述周期振动装置（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械波演示仪，其特征是：还包括设在底座（1）上且一端与所述周期振动装置（2）前面下部连接另一端与所述支撑架（3）前面下部连接的前挡板（4）、设在底座（1）上且一端与所述周期振动装置（2）后面下部连接另一端与所述支撑架（3）后面下部连接的后挡板（5），所述波绳（8）的长度较所述底座的长度长且位于所述前挡板（4）和后挡板（5）之间；在底座（1）的上面还设有标尺刻度（10），该标尺刻度位于所述前挡板（4）和后挡板（5）之间并紧靠所述前挡板（4），所述标尺刻度与横杆上的标尺刻度对应一致。

3.根据权利要求1或2所述的一种机械波演示仪，其特征是：所述周期振动装置（2）包括基板（20）、两个对称设在基板前部两边的支座（21）、两端分别固定连接在所述两个支座上的滑杆（22）、设在所述基板后部并靠近基板右边的电机（23）、与所述电机输出端配合连接的转盘（24）、设在所述基板后部并靠近基板后边中间部位的固定轴（25）、一端部与所述固定轴铰接的活动杆（26）、一端与所述活动杆中部铰接另一端与所述转盘的边缘铰接的连杆（27）、与所述活动杆另一端部连接并与所述滑杆配合的振动子（28）、设在活动杆另一端并位于所述振动子之前的卡绳槽（29），该卡绳槽与所述波绳（8）的一端连接，还包括与电源连接的PLC控制电路（30），该PLC控制电路与所述电机（23）、第一光电门传感器（12）和第二光电门传感器（13）电连接，还与设在控制面板（11）是的液晶显示屏（31）电连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种机械波演示仪，其特征是：所述控制面板（11）上还设有电机调速旋钮。