CN2627606Y - 一种声致冷演示仪器 - Google Patents
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Abstract
一种声致冷演示仪器，属于物理学教学和物理学科研实验设备。该演示仪器主要包括电信号源、声源、声热转换器、驻波管及其后的共振腔；所述的驻波管采用透明材料制成；所述声热转换器设置在驻波管内，距扬声器的距离为波长的14％～16％，其长度为波长的6％～8％，并在声热转换器两端粘有液晶温度显示条。本实用新型结构简单，成本低，可以直观地听到声音并且看到在声波的作用下声热转换器的两端温度发生的变化；使学生和科研人员对声致冷现象有直接的感性认识；并为进一步研究声致冷现象提供实验依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种声致冷演示仪器，属于物理学教学和物理学科研实验设备技术领域。
背景技术
声致冷现象是近代声学研究的重要内容之一。在一定条件下，处于流体声场中的固体材料上，局部可以产生降温现象，这是声致冷效应。利用声致冷效应可以制造声制冷机，目前许多国家都在积极研究声制冷机。S.L Garrett等人于1992年在北京召开的第14届国际声学会议上公布了一种用于美国的宇航船上的声制冷机的结构，参见“S.L Garrett，TJ Hofler，DLGardner.Thermoacoustic Refrigeration Research at Nps.14TH ICA，A4-1，Beijing，1992.”。声制冷机有许多特点，如：不用氟利昂、噪声低和无移动部件等，因此，声制冷机具有保护环境、使用寿命长和振动小等优点。声制冷具有重要的应用前景，但是实用的声制冷机无法直观地演示声致冷的效果以及进一步研究声制冷现象。
近年来，声致冷已经作为声学的前沿内容在本科生和研究生的专业课中讲授，如何在教学和科研中使学生和科研人员进一步的理解和直观的观察到声制冷现象，同时进一步研究声强对热声效应的影响，研究声热转换器在驻波声场中的位置对声致冷效应的影响以及研究不同气体对声致冷效应的影响等，是教学和科研工作中亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的和任务是为教学和科研人员提供一种声致冷演示仪器，该仪器不仅结构简单，而且可以直观的观察到声制冷效果，并为进一步研究声制冷现象提供实验依据。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种声致冷演示仪器，其特征在于：该演示仪器主要包括电信号源，由音箱和扬声器组成的声源，声热转换器，驻波管及设置在驻波管后面的共振腔，所述的音箱、驻波管和共振腔三个部件连成一体形成一个密封的驻波系统空间；所述的驻波管采用透明材料制成；所述声热转换器设置在驻波管内，距扬声器的距离为波长的14％～16％，其长度为波长的6％～8％，在声热转换器两端粘有液晶温度显示条。
本实用新型中所述的声热转换器采用多孔陶瓷做成，孔的形状是矩形。
本实用新型具有以下优点及突出性进步：本实用新型结构简单，成本低，可以直观地听到声音并且看到在声波的作用下声热转换器的两端温度发生的变化；使学生和科研人员对声致冷现象有直接的感性认识；而且还可以对以下几方面的问题进行研究：①研究声强对热声效应的影响；改变输入电压可以改变扬声器发出的声波的声强，利用声致冷演示仪可以看到不同声强条件下声热转换器上产生的温差不同。②研究声热转换器在驻波声场中位置对声致冷效应的影响。③在音箱、驻波管和共振腔密封的条件下，可以研究不同气体对声致冷效应的影响。
附图说明
图1为本实用新型提供的声致冷演示仪器实施例的结构原理示意图。
图中：1-电信号源；2-音箱；3-扬声器；4-导线；5-驻波管；6-共振腔；7-声热转换器；8-液晶显示纸条；9-消声垫。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的结构、工作过程及最佳实施方式。
本实用新型提供的声致冷演示仪器主要包括电信号源1、声源、驻波管5、共振腔6、声热转换器7。声源是由电动扬声器3和音箱2组成，扬声器3通过导线4与电信号源1连接。电信号源1可以提供至少200瓦功率的单频正弦电信号，频率范围从100赫兹到1000赫兹。驻波管5是用透明的材料做成(如有机玻璃或普通玻璃)，驻波管长度大约为四分之一波长。声热转换器7是用多孔陶瓷做成，孔的形状是矩形。音箱2、驻波管5和共振腔6这三个部件是连成一体形成一个密封的驻波系统空间。声热转换器7设置在驻波管内，长度为波长的6％～8％，其安装位置为：声热转换器距扬声器的距离为波长的14％～16％处，声热转换器与驻波管是紧密配合。声热转换器两端粘有液晶温度显示条8。
使用时，将电信号源的频率调至驻波系统的共振频率处，再将电压逐渐升高。此时扬声器产生的声波在驻波系统空间中形成一个驻波。在声波的作用下，声热转换器通过孔的表面与空气发生热交换；并且在孔表面处的热量，通过空气中的声振荡从远离扬声器一端传送到另一端，因此可以从声热转换器两端的液晶温度显示条8上观察到温度的变化。靠近扬声器一端温度逐渐升高，而另一端温度逐渐降低。
用该声致冷演示仪可以研究以下三个方面的内容：①研究声强对热声效应的影响；增加电信号源的电压可以加强扬声器发出的声波的声强，利用声致冷演示仪可以看到当只有电压增加时，即声强增加时，声热转换器两端的温差加大。②研究声热转换器在驻波声场中位置对声致冷效应的影响；移动声热转换器7的位置，其他条件不变时，可以看到声热转换器两端的温差不同。③在驻波系统空间(音箱、驻波管和共振腔)密封的条件下，可以研究不同气体对声致冷效应的影响；在声强和声热转换器位置固定的条件下，充入不同的气体，也可以看到声热转换器两端的温差有所不同。
Claims (2)
1.一种声致冷演示仪器，其特征在于：该演示仪器主要包括电信号源(1)，由音箱(2)和扬声器(3)组成的声源，声热转换器(7)，驻波管(5)及设置在驻波管后面的共振腔(6)，所述的音箱、驻波管和共振腔三个部件连成一体形成一个密封的驻波系统空间；所述的驻波管采用透明材料制成；所述声热转换器设置在驻波管内，距扬声器的距离为波长的14％～16％，其长度为波长的6％～8％，在声热转换器两端粘有液晶温度显示条(8)。
2.按照权利要求1所述的声致冷演示仪器，其特征在于：所述的声热转换器采用多孔陶瓷做成，孔的形状是矩形。
Priority Applications (1)
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| CN 03261744 CN2627606Y (zh) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 一种声致冷演示仪器 |
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| CN 03261744 CN2627606Y (zh) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 一种声致冷演示仪器 |
Publications (1)
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| CN2627606Y true CN2627606Y (zh) | 2004-07-21 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105206146A (zh) * | 2015-11-11 | 2015-12-30 | 滨州学院 | 一种热声制冷实验演示装置 |
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2003
- 2003-05-27 CN CN 03261744 patent/CN2627606Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN105206146B (zh) * | 2015-11-11 | 2018-05-01 | 滨州学院 | 一种热声制冷实验演示装置 |
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