PL217486B1

PL217486B1 - Device for investigating complex vibrations

Info

Publication number: PL217486B1
Application number: PL390047A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Bednarek
Original assignee: Univ Łódzki
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-07-31
Also published as: PL390047A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do badania drgań złożonych, mający zastosowanie w pracowniach fizycznych do analizy toru ciała, uczestniczącego jednocześnie w dwóch ruchach drgających, które odbywają się wzdłuż prostych tworzących ze sobą pewien kąt.The subject of the invention is a system for testing complex vibrations, used in physics laboratories for the analysis of the body path, simultaneously participating in two vibrating movements that take place along straight lines forming a certain angle with each other.

Znany układ do badania drgań złożonych ujawniony został na stronie internetowej UniwersytetuA known system for studying complex vibrations has been disclosed on the website of the University

Minnesota o adresie http://www.physics.umn.edu/groups.demo gifs/3A80.GIF. Układ zbudowany jest z oscyloskopu katodowego z wyłączoną postawą czasu, a do wejścia odchylania w kierunku osi pionowej tego oscyloskopu oraz do wejścia zewnętrznej podstawy czasu dołączone są dwa generatory funkcyjne. Sygnały drgań elektrycznych, pochodzące z tych generatorów powodują odchylenie kierunku ruchu strumienia elektronów, który przez to porusza się ruchem drgającym złożonym z drgań w kierunkach wzajemnie prostopadłych i tor tego ruchu zostaje uwidoczniony w postaci świecącej linii na ekranie oscyloskopu, wytworzonej w wyniku jego luminescencji pod wpływem padających elektronów.Minnesota at http://www.physics.umn.edu/groups.demo gifs / 3A80.GIF. The system consists of a cathode oscilloscope with the time base turned off, and two function generators are connected to the deflection input in the direction of the oscilloscope vertical axis and to the external time base input. Electric vibration signals from these generators cause a deflection in the direction of the electron beam, which then moves with an oscillating motion consisting of vibrations in mutually perpendicular directions, and the path of this movement is visible in the form of a shining line on the oscilloscope screen, created as a result of its luminescence under the influence of incident electrons.

Także z opisu patentowego nr JP 4034374, wydanego przez Japoński Urząd Patentowy w 1992 r. znany jest układ do badania drgań złożonych, odbywających się w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Układ ten zbudowany jest z oscyloskopu katodowego, a do jego zacisków odchylania poziomego przyłączony został bezpośrednio generator, wytwarzający napięcie sinusoidalne. Do wyjścia tego samego generatora przyłączony został przesuwnik fazy oraz powielacz częstotliwości. Napięcie sinusoidalne po przejściu przez ten przesuwnik i powielacz przykładane jest do zacisków odchylania pionowego oscyloskopu. W wyniku tego, wiązka elektronów znajduje się w wykonującym złożone drgania polu elektrycznym i wytwarza na ekranie oscyloskopu katodowego świecącą plamkę, przesuwającą się tak, że obrazuje ona przebieg tych drgań.Also, from the patent description No. JP 4034374, issued by the Japanese Patent Office in 1992, a system for testing composite vibrations in mutually perpendicular directions is known. This system consists of a cathode ray oscilloscope, and a generator is connected directly to its horizontal deflection terminals, generating a sinusoidal voltage. A phase shifter and a frequency multiplier are connected to the output of the same generator. The sinusoidal voltage, after passing through this shifter and multiplier, is applied to the vertical deflection terminals of the oscilloscope. As a result, the electron beam is placed in an electric field that carries out complex vibrations and produces a shining spot on the screen of a cathode oscilloscope, moving so as to show the course of these vibrations.

Układ do badania drgań złożonych znany jest również z książki Tadeusza Dryńskiego, pod tytułem „Doświadczenia pokazowe z fizyki”, wydanej przez Państwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1964 r. Układ zbudowany został z prostokątnej, pionowej ramki, do której przymocowane są dwie płaskie sprężyny. Na końcach każdej z tych sprężyn umieszczone jest małe, płaskie zwierciadło. Jedna ze sprężyn przymocowana została do ramki poziomo, a druga pionowo. Obok układu sprężyn znajduje się źródło światła, wysyłające promień świetlny, skierowany tak, że pada on na jedno ze zwierciadeł, odbija się od niego i pada na drugie zwierciadło, od którego również ulega odbiciu i w końcu pada na pionowy ekran umieszczony obok układu. Działanie układu polega na tym, że włącza się źródło światła, odchyla sprężyny ze zwierciadłami od położenia równowagi i puszcza swobodnie. W wyniku tego, każde ze zwierciadeł wykonuje drgania harmoniczne tłumione wokół położenia równowagi, przy czym kierunki tych drgań są wzajemnie prostopadłe. Promień światła padający na zwierciadła ulega odchyleniu o pewien kąt od początkowego kierunku przez każde ze zwierciadeł i w wyniku tego wypadkowe odchylenie promienia odpowiada przemieszczeniu punktu wykonującego drgania złożone w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Przemieszczenie tego promienia jest obserwowane na ekranie, jako obraz toru ciała wykonującego drgania złożone.The system for testing complex vibrations is also known from the book by Tadeusz Dryński, entitled "Demonstration Experiences in Physics", published by the State Scientific Publishers in Warsaw in 1964. The system was built of a rectangular, vertical frame to which two flat springs are attached. There is a small flat mirror at the ends of each of these springs. One of the springs is attached to the frame horizontally and the other vertically. Next to the set of springs there is a light source that sends a light beam directed so that it falls on one of the mirrors, reflects off it and falls on the other mirror, from which it is also reflected and finally falls on the vertical screen placed next to the system. The operation of the system is based on the fact that the light source is turned on, it deflects the springs with mirrors from the equilibrium position and releases freely. As a result, each of the mirrors performs harmonic vibrations damped around the equilibrium position, the directions of these vibrations being mutually perpendicular. The light beam incident on the mirrors is deflected by a certain angle from the original direction by each of the mirrors, and thus the resultant beam deflection corresponds to the displacement of the point carrying the composite vibrations in mutually perpendicular directions. The displacement of this ray is observed on the screen as an image of the path of the body performing complex vibrations.

Inny, znany z książki Tadeusza Dryńskiego układ do badania drgań złożonych, zbudowany jest ze sprężystego płaskownika, zgiętego pod kątem prostym i przymocowanego dolnym końcem do brzegu stołu. Jeden odcinek tego płaskownika ma kierunek pionowy, a drugi poziomy. Na końcu poziomego odcinka płaskownika umocowane jest małe płaskie zwierciadło. Obok płaskownika znajduje się źródło światła, emitujące promień świetlny, który pada na zwierciadło i odbija się od niego, a następnie pada na pionowy ekran, dając świecącą plamkę. Działanie układu polega na tym, że oba odcinki płaskownika odchyla się od ich położeń równowagi i puszcza swobodnie, przez co zaczynają one wykonywać drgania harmoniczne tłumione, a zwierciadło uczestniczy w ruchu drgającym złożonym i odchyla padający na nie promień. Odchylenie to odpowiada przemieszczeniu ciała wykonującego drgania złożone, co uwidacznia się na ekranie w postaci ruchu plamki kreślącej tor drgającego zwierciadła.Another system for testing complex vibrations, known from the book by Tadeusz Dryński, is made of an elastic flat bar, bent at right angles and attached with its lower end to the edge of the table. One section of this flat bar is vertical and the other is horizontal. A small flat mirror is attached to the end of the horizontal section of the flat bar. Next to the flat bar, there is a light source that emits a light beam that falls on the mirror and reflects off it, and then falls on a vertical screen, producing a glowing spot. The operation of the system is based on the fact that both sections of the flat bar deviate from their equilibrium positions and let go freely, so that they begin to perform damped harmonic vibrations, and the mirror participates in a complex vibrating motion and deflects the ray incident on them. This deviation corresponds to the displacement of the body performing complex vibrations, which is visible on the screen in the form of the motion of a spot delineating the path of the vibrating mirror.

Również Tadeusz Dryński w cytowanej książce ujawnia znany układ do badania drgań złożonych, zbudowany z pionowo ustawionego i zamocowanego za dolny koniec sprężystego płaskownika, który w pewnej odległości od punktu zamocowania skręcony jest wokół pionowej osi o kąt 90°. Do górnego końca tego płaskownika przymocowane zostało małe, płaskie zwierciadło ustawione pod kątem 45° do osi pionowej tego płaskownika. Obok płaskownika znajduje się źródło światła i pionowy ekran, przy czym źródło to wysyła promień świetlny, padający na zwierciadło i odbijający się od niego a następnie padający na ekran i dający na nim świecącą plamkę. Działanie układu polega na tym, żeAlso Tadeusz Dryński in the cited book discloses a known system for testing complex vibrations, made of a vertically positioned and attached to the lower end of an elastic flat bar, which at a distance from the mounting point is twisted around a vertical axis by an angle of 90 °. A small, flat mirror is attached to the upper end of this flat bar, set at an angle of 45 ° to the vertical axis of the flat bar. Next to the flat bar there is a light source and a vertical screen, the source of which sends a light beam that falls on the mirror and reflects from it, and then falls on the screen and gives a shining spot on it. The operation of the system is that

PL 217 486 B1 odcinek płaskownika, znajdujący się poniżej skręcenia odchyla się od pionu w kierunku prostopadłym do jego płaskiej powierzchni i w taki sam sposób odchyla się odcinek płaskownika znajdujący się powyżej skręcenia. Następnie oba odcinki puszcza się swobodnie i wykonują one drgania harmoniczne tłumione w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Zwierciadło natomiast, porusza się ruchem drgającym złożonym i odchyla padający na nie promień świetlny, tak że przemieszcza się on po ekranie kreśląc tor ruchu ciała, biorącego udział w tych drganiach.The flat bar section located below the twist deviates from the vertical in a direction perpendicular to its flat surface and the section of the flat bar located above the twist deviates in the same way. Then both sections are released freely and they perform harmonic vibrations damped in mutually perpendicular directions. The mirror, on the other hand, moves with a complex oscillating motion and deflects the light ray falling on it, so that it moves on the screen, tracing the path of the body's movement taking part in these vibrations.

Znany układ do badania drgań złożonych ujawniony jest ponadto w książce Richard'a Manliffe, Sutton'a, pod tytułem „Demonstration Experiments in Physics”, wydanej przez wydawnictwo McGraw-Hill Book Company Inc. w Nowym Jorku i w Londynie w 1938 r. Układ ten zbudowany został z dwóch sprężystych prętów ustawionych pionowo i połączonych ze sobą, przy czym dolny koniec niżej umieszczonego pręta zamocowany jest w imadle, a górny koniec wyżej umieszczonego pręta zaopatrzony został w zwierciadło płaskie. Oprócz tego, obok układu prętów znajduje się źródło światła, wysyłające promień świetlny, który pada na zwierciadło oraz na ekran, na którym zaznacza się plamka świetlna po ododbiciu promienia od zwierciadła. Działanie tego układu jest takie samo, jak działanie układu do badania drgań złożonych z płaskownikiem skręconym wokół pionowej osi o kąt 90°, opisanego w książce Tadeusza Dryńskiego.The known complex vibration system is further disclosed in Richard Manliffe, Sutton's book "Demonstration Experiments in Physics", published by McGraw-Hill Book Company Inc. in New York and London in 1938. This system was made of two elastic bars arranged vertically and connected to each other, the lower end of the lower bar is mounted in a vice, and the upper end of the above-placed bar was equipped with a flat mirror. In addition, next to the rod system, there is a light source that sends a light ray that falls on the mirror and onto the screen on which the light spot is marked after the ray is reflected from the mirror. The operation of this system is the same as the operation of the system for testing complex vibrations with a flat bar twisted around a vertical axis by an angle of 90 °, described in the book by Tadeusz Dryński.

Układ do badania drgań złożonych znany jest także z opisu patentowego nr 781 090, wydanego przez Urząd Patentowy Związku Radzieckiego w 1980 r. Znany układ zbudowany został z dwóch nieruchomych, wzajemnie prostopadłych prowadnic, po których mogą przesuwać się dwie karetki z umieszczonymi w nich końcami dwóch linijek połączonych ze sobą dwiema krzyżującymi się tulejkami, połączonymi wspólną osią z nakrętką zaciskową. Do osi tych tulejek przymocowany jest przyrząd piszący. Prowadnice przymocowane są do płyty a na jej brzegach przeciwległych do prowadnic znajdują się dwa współśrodkowe zestawy kół połączone przekładnią pasową. Do osi każdego z tych zestawów przymocowana jest prowadnica ze szczeliną, w której może poruszać się suwliwie kołek tulejki nałożonej na linijkę. Zasada działania znanego układu polega na tym, że pas przekładni umieszcza się na kołach o wybranych średnicach, których stosunek odpowiada stosunkowi częstotliwości drgań składowych. Jedno z kół wprawia się w ruch obrotowy, co przez przekładnię pasową powoduje również ruch obrotowy drugiego koła i przesuwanie się prowadnic oraz skrzyżowanych tulejek z przyrządem piszącym, który uczestniczy w ruchu drgającym złożonym a przyrząd piszący kreśli tor tego ruchu na arkuszu papieru umieszczonym na podstawie urządzenia. Jeżeli, krzyżujące się tulejki tworzą kąt prosty, to przyrząd wizualizuje drgania, zachodzące w kierunkach wzajemnie prostopadłych, a jeżeli kąt ten jest inny niż prosty to wizualizowane są drgania zachodzące w kierunkach ukośnych.The system for testing composite vibrations is also known from the patent description No. 781 090, issued by the Patent Office of the Soviet Union in 1980. The known system was made of two stationary, mutually perpendicular guides, on which two carriages with the ends of two rulers connected with each other by two crossing sleeves, connected by a common axis with the clamping nut. A writing instrument is attached to the axis of these sleeves. The guides are attached to the plate and on its edges opposite to the guides there are two concentric sets of wheels connected by a belt transmission. A guide with a slot is attached to the axis of each of these sets, in which a pin of a sleeve placed on a ruler can move slidably. The principle of operation of the known system is based on the fact that the transmission belt is placed on pulleys of selected diameters, the ratio of which corresponds to the ratio of the frequency of the component vibrations. One of the wheels is set in rotation, which, through the belt transmission, also causes the rotation of the other wheel and the sliding of the guides and crossed sleeves with the writing instrument, which participates in the complex vibrating movement, and the writing instrument traces the path of this movement on a sheet of paper placed on the base of the device . If the intersecting sleeves form a right angle, the device visualizes the vibrations occurring in mutually perpendicular directions, and if the angle is different than a straight angle, the vibrations occurring in oblique directions are visualized.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że układ do badania drgań złożonych zbudowany jest z dwóch przystosowanych głośników elektrodynamicznych, z których każdy składa się z kosza w kształcie stożka ściętego, a do kosza za pomocą resorów zewnętrznego i wewnętrznego przymocowana jest membrana, również w kształcie stożka ściętego, mogąca wykonywać drgania wzdłuż osi stożka. Mniejszy otwór membrany zamknięty jest płaskim denkiem zaopatrzonym w tulejkę z nawiniętą na nim cewką drgającą, przy czym cewka porusza się w cylindrycznej szczelinie powietrznej, wypełnionej polem magnetycznym o symetrii radialnej. Pole to wytwarzane jest przez pierścieniowy magnes trwały, zamknięty od tyłu cylindrycznym rdzeniem i mający nałożony z przodu pierścieniowy nabiegunnik. Rdzeń i nabiegunnik wykonane są ze stali magnetycznie miękkiej, a nabiegunnik przymocowany został do węższej części kosza głośnika. Rozwiązanie głośników polega na tym, że każdy z nich zaopatrzony jest w elastyczny, wygięty łukowo i odbijający światło pasek, wykonany korzystnie z metalizowanej folii poliestrowej, którego jeden koniec przymocowany jest za pomocą klocka zewnętrznego do brzegu kosza głośnika. Drugi koniec przymocowany został za pomocą klocka wewnętrznego do denka zamykającego membranę. Pierwszy z przystosowanych głośników elektrodynamicznych przymocowany jest nieruchomo za pomocą wspornika do poziomej podstawy, przy czym obijający światło pasek tego głośnika ma kierunek poziomy, a cewka drgająca tego głośnika zasilana jest z pierwszego, elektronicznego generatora funkcyjnego. Magnes drugiego z przystosowanych głośników elektrodynamicznych umieszczony jest w pierścieniowej obejmie i unieruchamiany za pomocą radialnie usytuowanego wkrętu. Głośnik ten może być obracany w obejmie wokół osi poziomej, przez co odbijający światło pasek tego głośnika może przyjmować dowolny kierunek w płaszczyźnie pionowej. Obejma tego głośnika przymocowana została do za pomocą wspornika do poziomej podstawy, a cewka drgająca tego głośnika zasilana jest z drugiego, elektronicznego generatora funkcyjnego. Ponadto, w układzie znajduje się źródło światła, wysyłające promień świetlny, korzystnie diodaThe essence of the solution according to the invention consists in the fact that the system for testing composite vibrations consists of two adapted electrodynamic loudspeakers, each of which consists of a truncated cone-shaped basket, and a diaphragm, also in the shape of an external, is attached to the basket by means of external and internal springs. truncated cone, capable of vibrating along the cone axis. The smaller opening of the diaphragm is closed with a flat bottom provided with a sleeve with a voice coil wound on it, and the coil moves in a cylindrical air gap filled with a magnetic field of radial symmetry. This field is produced by an annular permanent magnet, closed at the rear by a cylindrical core and having an annular pole piece superimposed on the front. The core and the pole piece are made of soft magnetic steel, and the pole piece is attached to the narrower part of the speaker basket. The design of the loudspeakers consists in the fact that each of them is provided with a flexible, arched and light-reflecting strip, preferably made of metallized polyester foil, one end of which is attached to the edge of the loudspeaker basket by means of an external block. The other end was attached with an internal block to the bottom closing the membrane. The first of the adapted electrodynamic loudspeakers is fixed by a bracket to a horizontal base, the light beam of the loudspeaker has a horizontal direction and the voice coil of this loudspeaker is powered by the first electronic function generator. The magnet of the second of the adapted electrodynamic loudspeakers is placed in the ring clamp and held in place by a radially positioned screw. The loudspeaker can be rotated in the bracket about a horizontal axis, so that the light-reflecting strip of the loudspeaker can take any direction in the vertical plane. The clamp of this loudspeaker is attached to a horizontal base with a bracket, and the voice coil of this loudspeaker is powered by a second, electronic function generator. Moreover, the arrangement includes a light source emitting a light beam, preferably a diode

PL 217 486 B1 laserowa, przymocowane do poziomej podstawy za pomocą wspornika i zasilana z zasilacza prądu stałego P oraz umieszczony poza podstawą biały pionowy ekran.Pl 217 486 B1, attached to a horizontal base with a bracket and powered from a DC power supply P, and a white vertical screen placed outside the base.

Zalety układu do badania drgań złożonych według wynalazku polegają na tym, że wszystkie elementy drgające są dobrze widoczne, co pozwala w prosty i poglądowy sposób pokazać powstanie drgań złożonych, drgania te są stabilne i niegasnące oraz mogą być przez długi czas obserwowane na ekranie o dużych rozmiarach i łatwo utrwalane. Zastosowanie elektronicznych generatorów funkcyjnych lub dodatkowo przesuwnika fazy oraz powielacza albo dzielnika częstotliwości umożliwia precyzyjne zadawanie częstotliwości, amplitudy i fazy niezależnie dla każdego kierunku drgań oraz badanie drgań o różnych zależnościach wychylenia od czasu, na przykład trójkątnych, czy prostokątnych, a nie tylko zależności sinusoidalnych, jak w przypadku drgających sprężyn i wahadeł. Ponadto, użycie w układzie głośników elektrodynamicznych eliminuje wpływ zniekształceń nieliniowych podczas przetwarzania sygnałów elektrycznych na ruch świecącej plamki na ekranie. Dzięki obrotowemu zamocowaniu drugiego głośnika elektrodynamicznego można za pomocą układu badać drgania odbywające się w kierunkach tworzących ze sobą dowolny kąt. Zaletą zastosowania w układzie diody laserowej jest również wyraźny i dużych rozmiarów obraz drgań widoczny na ekranie. Dodatkową zaletą układu według wynalazku jest zastosowanie tanich i łatwo dostępnych podzespołów, którymi są głośniki elektrodynamiczne i dioda laserowa.The advantages of the system for testing composite vibrations according to the invention are that all vibrating elements are clearly visible, which allows to show the formation of complex vibrations in a simple and illustrative way, these vibrations are stable and non-extinguishing and can be observed for a long time on a large screen. and perpetuated easily. The use of electronic function generators or additionally a phase shifter and a frequency multiplier or a frequency divider enables precise setting of frequency, amplitude and phase independently for each direction of vibration and the study of vibrations with different deflection-time dependencies, for example triangular or rectangular, and not only sinusoidal relationships, such as in the case of vibrating springs and pendulums. In addition, the use of electrodynamic speakers in the system eliminates the influence of non-linear distortions in the processing of electrical signals on the movement of the shining dot on the screen. Thanks to the rotating mounting of the second electrodynamic speaker, it is possible to use the system to study vibrations taking place in directions forming any angle with each other. The advantage of using a laser diode in the system is also a clear and large image of vibrations visible on the screen. An additional advantage of the system according to the invention is the use of cheap and readily available components, which are electrodynamic loudspeakers and a laser diode.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przystosowany głośnik elektrodynamiczny w przekroju osiowym, a fig. 2 ukazuje ogólny widok układu do badania drgań złożonych.The subject matter of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows an adapted electrodynamic driver in an axial section, and Fig. 2 shows an overall view of the complex vibration test system.

Układ do badania drgań złożonych według wynalazku zbudowany jest z dwóch przystosowanych głośników elektrodynamicznych, z których każdy składa się z kosza 1 w kształcie stożka ściętego, a do kosza za pomocą resorów zewnętrznego 2 i wewnętrznego 3 przymocowana jest membrana 4, również w kształcie stożka ściętego, mogąca wykonywać drgania wzdłuż osi stożka. Mniejszy otwór membrany zamknięty jest płaskim denkiem 5, zaopatrzonym w tulejkę 6 z nawiniętą na nim cewką drgającą 7, przy czym cewka porusza się w cylindrycznej szczelinie powietrznej, wypełnionej polem magnetycznym o symetrii radialnej. Pole to wytwarzane jest przez pierścieniowy magnes trwały 8, zamknięty od tyłu cylindrycznym rdzeniem 9 i mający nałożony z przodu pierścieniowy nabiegunnik 10, przy czym rdzeń i nabiegunnik wykonane są ze stali magnetycznie miękkiej, a nabiegunnik przymocowany został do węższej części kosza głośnika 1. Przystosowanie głośników polega na tym, że każdy z nich zaopatrzony jest w elastyczny, wygięty łukowo i odbijający światło pasek 11, wykonany korzystnie z metalizowanej folii poliestrowej, którego jeden koniec przymocowany jest za pomocą klocka zewnętrznego 12 do brzegu kosza głośnika 1, a drugi koniec przymocowany został za pomocą klocka wewnętrznego 13 do denka 5, zamykającego membranę 4. Pierwszy z przystosowanych głośników elektrodynamicznych 14, przymocowany jest nieruchomo za pomocą wspornika 15 do poziomej podstawy 16, przy czym obijający światło pasek 17 tego głośnika ma kierunek poziomy, a cewka drgająca 7 tego głośnika zasilana jest z elektronicznego generatora funkcyjnego G1. Magnes 8 drugiego z przystosowanych głośników elektrodynamicznych 18, umieszczony jest w pierścieniowej obejmie 19 i unieruchamiany za pomocą radialnie usytuowanego wkręta 20, przy czym głośnik ten może być obracany w obejmie wokół osi poziomej, przez co odbijający światło pasek 21 tego głośnika może przyjmować dowolny kierunek w płaszczyźnie pionowej. Obejma 19 tego głośnika przymocowana została do za pomocą wspornika 22 do poziomej podstawy 16, a cewka drgająca 7 tego głośnika zasilana jest z elektronicznego generatora funkcyjnego G2. Ponadto, w układzie znajduje się źródło światła 23, wysyłające promień świetlny AO, korzystnie dioda laserowa, przymocowane do poziomej podstawy 16 za pomocą wspornika 24 i zasilane z zasilacza prądu stałego P oraz umieszczony poza podstawą biały, pionowy ekran 25.The system for testing composite vibrations according to the invention consists of two adapted electrodynamic loudspeakers, each of which consists of a basket 1 in the shape of a truncated cone, and a membrane 4, also in the shape of a truncated cone, is attached to the basket by means of external 2 and internal springs 3, capable of vibrating along the cone axis. The smaller opening of the diaphragm is closed with a flat bottom 5, provided with a sleeve 6 with a voice coil 7 wound on it, the coil moving in a cylindrical air gap filled with a radial symmetry magnetic field. This field is produced by an annular permanent magnet 8, closed at the back by a cylindrical core 9 and having an annular pole piece 10 superimposed on the front, the core and the pole piece are made of soft magnetic steel, and the pole piece is attached to the narrower part of the loudspeaker basket 1. Loudspeakers adaptation each of them is provided with a flexible, arched and light-reflecting strip 11, preferably made of metallized polyester foil, one end of which is attached by means of an external block 12 to the edge of the loudspeaker basket 1, and the other end is secured by by means of an inner block 13 to the bottom 5 closing the diaphragm 4. The first of the adapted electrodynamic loudspeakers 14 is fixed by a bracket 15 to a horizontal base 16, the light-striking strip 17 of this loudspeaker having a horizontal direction and the voice coil 7 of this loudspeaker being powered it is from the G1 electronic function generator. The magnet 8 of the second adapted electrodynamic loudspeaker 18 is placed in the annular yoke 19 and held in place by a radially positioned screw 20, and this speaker can be rotated in the yoke about a horizontal axis, whereby the light-reflecting strip 21 of this speaker can take any direction in vertical plane. The clamp 19 of this loudspeaker is attached to a bracket 22 to a horizontal base 16, and the voice coil 7 of this loudspeaker is powered by an electronic function generator G2. In addition, the system includes a light source 23 emitting a light beam AO, preferably a laser diode, attached to a horizontal base 16 by a bracket 24 and powered by a DC power supply P, and a white vertical screen 25 located outside the base.

Zasada działania układu do badania drgań złożonych według wynalazku polega na tym, że do źródła światła 23 przykłada się napięcie zasilające z zasilacza prądu stałego P, skutkiem czego źródło wysyła, promień świetlny AO, padający na odbijający światło pasek 17 pierwszego głośnika elektrodynamicznego 14 w punkcie O. Promień AO po odbiciu od paska pierwszego głośnika 14 staje się promieniem OB i pada na odbijający światło pasek 21 drugiego głośnika elektrodynamicznego 18 w punkcie B, a po odbiciu od tego paska jako promień BC pada na biały pionowy ekran 25 w punkcie C. Następnie, włącza się elektroniczne generatory funkcyjne G1 i G2, co powoduje przyłożenie napięć zasilających do cewek drgających obu głośników elektrodynamicznych 14 i 18 i wprawienie w drgania ich membran przez siły elektrodynamiczne działające na cewki w kierunku podłużnej osi każdego z głośników oraz zginanie odbijających światło pasków 17 i 21. W wyniku tego, zmienia się kąt padaPL 217 486 B1 nia a promienia AO na odbijający światło pasek 17 pierwszego głośnika elektrodynamicznego 14 i promień ten ulega odchyleniu w płaszczyźnie drgań paska 17, po czym padając na odbijający światło pasek 21 drugiego głośnika elektrodynamicznego 18 również ulega odchyleniu w płaszczyźnie drgań paska 21. W końcowym efekcie promień BC wprawiany jest w drgania złożone z drgań wykonywanych przez odbijające światło paski 17 i 21 obu głośników elektrodynamicznych 14 i 18 i na ekranie 25 promień ten wykreśla linię 26, stanowiącą tor tych drgań, która może być utrwalona, na przykład przez fotografowanie, co pozwala na badanie drgań złożonych. Odkręcając wkręt 20 w pierścieniowej obejmie 19 drugiego głośnika elektrodynamicznego 18 i obracając ten głośnik o pewien kąt, a następnie dokręcając ponownie wkręt 20 zmienia się wzajemną orientację kierunków składanych drgań, co wpływa na kształt toru 26. Kształt toru 26 można również zmieniać przez zmianę: amplitud, częstotliwości, faz początkowych i wybór zależności przebiegu sygnału od czasu, na przykład sinusoidalnego, trójkątnego, prostokątnego obu generatorów funkcyjnych G1, G2. Zamiast dwóch generatorów funkcyjnych G1, G2, przyłączonych oddzielnie do każdego z głośników elektrodynamicznych 14 i 18, może być zastosowany jeden generator funkcyjny, przyłączony bezpośrednio do pierwszego głośnika elektrodynamicznego 14, a drugi głośnik elektrodynamiczny 18 może być przyłączony równolegle do pierwszego głośnika poprzez dzielnik albo powielacz częstotliwości i przesuwnik fazy.The operating principle of the composite vibration test system according to the invention is that a supply voltage from a DC power supply P is applied to the light source 23, whereby the source emits a light ray AO hitting the light reflecting strip 17 of the first electrodynamic speaker 14 at point O The beam AO, reflected from the strip of the first loudspeaker 14, becomes the beam OB and strikes the light-reflecting strip 21 of the second electrodynamic driver 18 at point B, and after reflecting from this strip as ray BC it shines on the white vertical screen 25 at point C. Then, the electronic function generators G1 and G2 are turned on, which causes the supply voltages to be applied to the voice coils of both electrodynamic speakers 14 and 18 and the vibrations of their membranes by electrodynamic forces acting on the coils towards the longitudinal axis of each of the speakers and bending of the light-reflecting stripes 17 and 21 As a result, the incidence angle of the AO beam changes to reflectivity the light-projecting strip 17 of the first electrodynamic driver 14 and this ray deflects in the plane of the vibrations of the strip 17, whereupon the light-reflecting strip 21 of the second electrodynamic driver 18 also deflects in the plane of the vibrations of the strip 21. As a result, the radius BC is vibrated complex vibrations from the vibrations produced by the light-reflecting strips 17 and 21 of both electrodynamic loudspeakers 14 and 18, and on the screen 25 this ray traces a line 26 which is the path of these vibrations, which can be recorded, for example, by photographing, which allows the study of complex vibrations. By unscrewing the screw 20 in the annular bracket 19 of the second electrodynamic speaker 18 and turning this speaker by a certain angle, and then tightening the screw 20 again, the mutual orientation of the folded vibrations changes, which affects the shape of the path 26. The shape of the path 26 can also be changed by changing: amplitudes , frequency, initial phases and selection of the time dependence of the signal waveform, for example sinusoidal, triangular, square, both function generators G1, G2. Instead of two function generators G1, G2, connected separately to each of the electrodynamic loudspeakers 14 and 18, one function generator connected directly to the first electrodynamic loudspeaker 14 can be used, and the second electrodynamic loudspeaker 18 can be connected in parallel to the first loudspeaker via a divider or multiplier. frequency and phase shifter.

Claims

Patent claims

System for testing composite vibrations, having two adapted electrodynamic drivers, each of which consists of a basket in the shape of a truncated cone, and a membrane, also in the shape of a truncated cone, is attached to the basket by means of external and internal springs, which can vibrate along the axis cone, the smaller opening of the diaphragm is closed with a flat bottom, provided with a sleeve with a voice coil wound on it, and the coil can move in a cylindrical air gap, filled with a magnetic field of radial symmetry, which is generated by an annular permanent magnet closed from the rear with a cylindrical core and an annular pole piece superimposed on the front, the core and the pole piece are made of soft magnetic steel, and the pole piece is attached to the narrower part of the loudspeaker basket, characterized in that each loudspeaker is provided with a flexible, arched and reflecting light a strap (11), preferably made of metallized polyester film, one end of which is attached with an external block (12) to the edge of the loudspeaker basket (1), and the other end is attached with an internal block (13) to the bottom (5) closing the diaphragm (4), the first of the adapted electrodynamic loudspeakers (14) is fixed by means of a bracket (15) to a horizontal base (16), and the stripe (17) of this loudspeaker striking the light has a horizontal direction, while the voice coil (7) of this loudspeaker is powered by an electronic function generator G1, and the magnet (8) of the second of the adapted electrodynamic loudspeakers (18) is placed in the annular clamp (19) and fixed by a radially positioned screw (20), and the loudspeaker can be rotated in the clamp around the horizontal axis, so that the light-reflecting strip (21) of this loudspeaker can take any direction in the vertical plane, while the clamp (19) of this loudspeaker is attached after the support (22) to the horizontal base (16) and the voice coil (7) of this loudspeaker is powered by the electronic function generator G2.

2. The system according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the system includes a light source (23) emitting a light beam AO, preferably a laser diode, attached to the horizontal base (16) by means of a bracket (24) and powered from a DC power supply P and placed outside the base white, vertical screen (25).