CN205508222U - 二维声驻波演示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种二维声驻波演示装置，包括盒子、扬声器以及用于声光转换的单元阵列，所述的盒子为方形，在其两个相邻的侧面分别设有一安装孔；两个所述的扬声器对应设在上述安装孔上，用来提供两个垂直方向上的声源；所述的单元阵列设在盒子顶面PCB板上。本实用新型可直观的反应二维声驻波声强度分布,装置便于携带，有利于物理教学中课堂演示，且在物理演示实验教学中操作方便，效果明显，与传统的声驻波演示仪器相比拓展了演示范围,而且噪声小，功耗低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种物理实验教学演示仪器，尤其涉及的是一种二维声驻波演示装置。
背景技术
驻波是由振幅、频率、振动方向均相同而传播方向相反的两列波迭加而成的；在封闭的空腔内，当扬声器发出的声波经多次反射叠加。当频率同空腔几何尺寸满足特定关系时，空腔内的声音强度将会呈现出稳定的分布，声音强度分布不随时间的变化而变化，在空间上的分布呈现出明显的规律性，呈现出驻波状态。声强度大的地方称为波腹；声强度小的地方小称为波节。
目前物理演示实验中对声音一维驻波演示装置种类较多，而二维声驻波演示装置还未有较好的演示装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种二维声驻波演示装置，利用发光二极管发光亮度反映声驻波现象，从而提高了物理演示仪器的便捷性和使用的安全性。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
二维声驻波演示装置，包括盒子、扬声器以及用于声光转换的单元阵列，所述的盒子为方形，在其两个相邻的侧面分别设有一安装孔；两个所述的扬声器对应设在上述安装孔上，用来提供两个垂直方向上的声源；所述的单元阵列设在盒子顶面PCB板上。
所述的单元阵列每个阵列单元间相互独立，每个阵列单元内置模块化电路，每个模块化电路包括声音信号采集电路、信号放大电路和光信号显示电路。
所述的声音信号采集电路包括麦克风；信号放大电路采用运算放大器LM358；光信号显示电路采用发光二极管LED。
盒子的顶面安装有声音转换为光信号的单元阵列，阵列的每个单元都是由麦克风采集声音信号，然后通过放大电路驱动发光二极管发光。通过二极管发光亮度来反应麦克风采集到的声音强度。
所述的发光二极管LED安装在PCB板正面，麦克风和运算放大器LM358安装在PCB板背面。
所述单元模块化电路包括麦克风MIC、电容C1和C2、电阻R0、R1、R2、R3和R4，运算放大器LM358和发光二极管LED；麦克风MIC与电阻R0串联接在电源上，麦克风MIC采集到的信号通过电容C1将信号传递给采样电阻R3，后经运算放大器LM358放大输出驱动LED发光，R4为负反馈电阻；电阻R1和R4串联后接入电源，R1与R2阻值相同，在R1和R2的连接处获得VCC/2的电位，将运算放大器LM358的正向输入端于此相连接，获得VCC/2的基准电位，电容C2与LED串联后与地相连接。
本实用新型相比现有技术，有益效果体现在：
本实用新型将扬声器接入音频信号,当信号频率调节到恰当的数值时，盒子中将形成稳定的驻波，此时由于盒内各处的空气振幅不同导致声响度不同,将会使得盒子上的单元阵列测得的声音大小不同，从而使得单元阵列上的发光二极管亮度不同，通过观察发光二极管的发光亮度来直观感受声驻波现象，在物理演示实验教学中操作方便，效果明显；
与一维驻波演示仪器相比,能提供更为丰富的驻波模式，供教师演示和学生观看，此外单元阵列探测声音的灵敏度很高，扬声器音量小，演示时十分安静。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型PCB板正面局部放大示意图；
图3是本实用新型PCB板背面局部放大示意图；
图4是本实用新型内置的单元模块化电路原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1，二维声驻波演示装置，包括盒子1、扬声器2和单元阵列3；盒子1为方形，在其相邻的两个侧面分别设有一安装孔11，对应的安装孔内均安装有一扬声器2；盒子1顶面为PCB板，板上有一系列发光的单元阵列3，单元阵列3用于进行声光转换；
单元阵列3的每个单元内置有将声音大小转化为发光二级管亮度大小的模块化电路。模块化电路包括声音信号采集电路、信号放大电路和光信号显示电路。声音信号采集电路包括麦克风；信号放大电路采用运算放大器LM358；光信号显示电路采用发光二极管LED；参见图2和图3，PCB板正面安装有一系列发光二极管LED，背面安装有麦克风和信号放大元件，麦克风用于检测声音大小。
图3为本实用新型二维声驻波演示装置内置的模块化电路的电路原理图。所述单元模块化电路包括麦克风MIC、电容C1和C2、电阻R0、R1、R2、R3和R4，运算放大器LM358和发光二极管LED。麦克风MIC与电阻R0串联接在电源上，麦克风采集到的信号通过电容C1将信号传递给采样电阻R3,后经运算放大器LM358放大输出驱动LED发光，R4为负反馈电阻。电阻R1和R4串联后接入电源，R1与R2阻值相同，从而在R1和R2的连接处获得VCC/2的电位，将运算放大器LM358的正向输入端于此相连接，便可获得VCC/2的基准电位，电容C2与LED串联后与地相连接，发光二极管LED的熄灭对应表示信号的波谷，发光二极管LED点亮对应表示信号的波峰，且平均亮度的强弱反应声音响度的大小。
本实用新型的二维声驻波演示装置，将扬声器接入音频信号,当信号频率调节到恰当的数值时，盒子中将形成稳定的驻波。此时由于盒子内各处的空气振幅不同导致声响度不同,将会使得盒子上的单元阵列测得的声音大小不同，从而使得单元阵列上的发光二极管亮度不同。通过观察发光二极管的发光亮度来直观感受声驻波现象，在物理演示实验教学中操作方便，效果明显。
本实用新型可直观的反应二维声驻波声强度分布,装置便于携带，有利于物理教学中课堂演示，且在物理演示实验教学中操作方便，效果明显，与传统的声驻波演示仪器相比拓展了演示范围,而且噪声小，功耗低。
以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.二维声驻波演示装置，包括盒子(1)、扬声器(2)以及用于声光转换的单元阵列(3)，其特征在于：所述的盒子(1)为方形，在其两个相邻的侧面分别设有一安装孔(11)；两个所述的扬声器(2)对应设在上述安装孔(11)上；所述的单元阵列(3)设在盒子(1)顶面PCB板上；
所述的单元阵列(3)每个阵列单元间相互独立，每个阵列单元内置模块化电路，每个模块化电路包括声音信号采集电路、信号放大电路和光信号显示电路；
所述模块化电路包括麦克风MIC、电容C1和C2、电阻R0、R1、R2、R3和R4，运算放大器LM358和发光二极管LED；麦克风MIC与电阻R0串联接在电源上，麦克风MIC采集到的信号通过电容C1将信号传递给采样电阻R3，后经运算放大器LM358放大输出驱动LED发光，R4为负反馈电阻；电阻R1和R4串联后接入电源，R1与R2阻值相同，在R1和R2的连接处获得VCC/2的电位，将运算放大器LM358的正向输入端于此相连接，获得VCC/2的基准电位，电容C2与LED串联后与地相连接。
2.根据权利要求1所述的二维声驻波演示装置，其特征在于：所述的声音信号采集电路包括麦克风；信号放大电路采用运算放大器LM358；光信号显示电路采用发光二极管LED。
3.根据权利要求2所述的二维声驻波演示装置，其特征在于：所述的发光二极管LED安装在PCB板正面，麦克风和运算放大器LM358安装在PCB板背面。
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| CN201620046633.0U CN205508222U (zh) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | 二维声驻波演示装置 |
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| CN205508222U true CN205508222U (zh) | 2016-08-24 |
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| CN (1) | CN205508222U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110081965A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-02 | 电子科技大学中山学院 | 一种驻波波节、波腹定位探测结构 |
| CN112598977A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-02 | 淮阴师范学院 | 声波干涉演示器 |
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2016
- 2016-01-18 CN CN201620046633.0U patent/CN205508222U/zh not_active Expired - Fee Related
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