RU2084964C1 - Device for acoustic experiments - Google Patents
Device for acoustic experiments Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084964C1 RU2084964C1 RU95108197A RU95108197A RU2084964C1 RU 2084964 C1 RU2084964 C1 RU 2084964C1 RU 95108197 A RU95108197 A RU 95108197A RU 95108197 A RU95108197 A RU 95108197A RU 2084964 C1 RU2084964 C1 RU 2084964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound
- output
- receiver
- frequency
- reference signal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к демонстрационным приборам и наглядным пособиям по физике, в частности к приборам при акустике. The invention relates to demonstration devices and visual aids in physics, in particular to devices for acoustics.
Известен индикатор интенсивности волны в точке [1] состоящий из последовательно соединенных приемника звука (микрофона), усилителя и регистрирующего устройства (осциллографа или вольтметра). A known indicator of the wave intensity at the point [1] consisting of a series-connected sound receiver (microphone), an amplifier and a recording device (oscilloscope or voltmeter).
Его недостатком является невозможность продемонстрировать распространение звука, эффект Доплера, сдвиг фаз между колебаниями в двух точках звукового поля, измерить длину волны. Its disadvantage is the inability to demonstrate the propagation of sound, the Doppler effect, the phase shift between oscillations at two points of the sound field, and to measure the wavelength.
Известен прибор для демонстрации сдвига фаз между колебаниями в звуковой волне [2] Прибор содержит звуковой генератор, выход которого подключен к излучателю звука и к одному входу двухлучевого осциллографа, второй вход которого соединен с микрофоном. A known device for demonstrating a phase shift between oscillations in a sound wave [2] The device contains a sound generator, the output of which is connected to a sound emitter and to one input of a two-beam oscilloscope, the second input of which is connected to a microphone.
Этот прибор не позволяет пронаблюдать колебания одновременно в двух точках звукового поля, продемонстрировать распространение звуковой волны, существование явления Доплера, показать зависимость доплеровского смещения от величины и направления скорости движения приемника относительно источника волны. This device does not allow observing vibrations simultaneously at two points of the sound field, demonstrating the propagation of the sound wave, the existence of the Doppler phenomenon, and showing the dependence of the Doppler shift on the magnitude and direction of the velocity of the receiver relative to the wave source.
прототипом изобретения является установка для акустических опытов [3] содержащая звуковой генератор, излучатель звука, подключенный к выходу звукового генератора, приемник звука, установленный с возможностью перемещения вдоль акустической оси излучателя звука, усилитель и индикатор, связанный с выходом усилителя. the prototype of the invention is an installation for acoustic experiments [3] containing a sound generator, a sound emitter connected to the output of the sound generator, a sound receiver mounted to move along the acoustic axis of the sound emitter, an amplifier and an indicator associated with the output of the amplifier.
Данная установка не позволяет непосредственно пронаблюдать колебания одновременно в двух точках звукового поля, продемонстрировать распространение волны, существование явления Доплера, показать зависимость доплеровского смещения от величины и направления скорости движения приемника относительно источника волны. Прибор фактически показывает результат сложения двух колебаний, а не сами колебания. This setup does not allow directly observing oscillations at two points of the sound field simultaneously, demonstrating wave propagation, the existence of the Doppler phenomenon, and showing the dependence of the Doppler shift on the magnitude and direction of the receiver velocity relative to the wave source. The device actually shows the result of adding two oscillations, not the oscillations themselves.
Техническим результатом от использования изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение наглядности демонстрации опытов. The technical result from the use of the invention is to expand the functionality and increase the visibility of the demonstration of experiments.
Он достигается за счет того, что в установку введены смеситель и генератор опорного сигнала, частота которого близка к частоте звукового генератора, а индикатор выполнен в виде светового индикатора амплитуды, причем первый вход смесителя соединен с выходом приемника звука, второй вход соединен с выходом генератора опорного сигнала, а выход подключен к входу усилителя. It is achieved due to the fact that the mixer and the generator of the reference signal are introduced into the installation, the frequency of which is close to the frequency of the sound generator, and the indicator is made in the form of a light indicator of amplitude, the first input of the mixer connected to the output of the sound receiver, the second input connected to the output of the reference generator signal, and the output is connected to the input of the amplifier.
Кроме того, установка может содержать дополнительные последовательно подключенные приемники звука, расположенные вдоль акустической оси излучателя, смесители, усилители и световые индикаторы, причем один из входов каждого дополнительного смесителя соединен с выходом генератора опорного сигнала. Световой индикатор выполнен малоинерционным и установлен вместе с приемником звука на одном из концов упругой пластины, другой конец которой закреплен. In addition, the installation may contain additional series-connected sound receivers located along the acoustic axis of the emitter, mixers, amplifiers and light indicators, and one of the inputs of each additional mixer is connected to the output of the reference signal generator. The light indicator is made of low inertia and is installed together with the sound receiver at one of the ends of the elastic plate, the other end of which is fixed.
изобретение поясняется чертежом фиг. 1, 2 и 3. The invention is illustrated in FIG. 1, 2 and 3.
На фиг. 1 изображен прибор для демонстрации эффекта Доплера; на фиг. 2 - прибор для сравнения фазы колебаний в различных точках звукового поля и определения длины волны; на фиг. 3 представлен прибор для демонстрации распространения волны и блок-схема его электрической части. In FIG. 1 shows a device for demonstrating the Doppler effect; in FIG. 2 - a device for comparing the phase of oscillations at various points in the sound field and determining the wavelength; in FIG. 3 shows a device for demonstrating wave propagation and a block diagram of its electrical part.
Установка состоит из звукового генератора 1, излучателя звука 2, приемника звука 3, генератора опорного сигнала 5, смесителя 6, усилителя 7, светового индикатора 4 (фиг. 1). Частоты звукового генератора 1 и генератора опорного сигнала 5 отличаются друг от друга на ν-νo= 0,5-10 Гц Приемник звука 3 и световой индикатор 4 установлены на устройстве перемещения, в качестве которого используется платформа 8 с возможностью перемещения по направляющим 9.The installation consists of a
Установка (фиг. 2) содержит по крайней мере два приемника звука 3 и 10, соединенных каждый со своими смесителями 6 и 12, усилителями 7, 13 и световыми индикаторами 4, 11, причем все смесители подключены к генератору опорного сигнала 5. Один приемник звука со световым индикатором неподвижен, другие, например, приемник 3 и индикатор 4 установлены на устройстве перемещения, состоящем из платформы 8 и направляющих 9. Другой вариант (фиг. 3) предполагает использование в качестве устройства перемещения упругой пластины 14, один конец которой закреплен, а на другом установлены приемник звука 3 и малоинерционный световой индикатор 4, расположенной с возможностью перемещения при ее изгибе приемника звука и светового индикатора вдоль направления распространения звуковой волны. The installation (Fig. 2) contains at least two
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Излучатель звука 2 (фиг. 1) вырабатывает звуковую волну частотой ν. Звуковые колебания преобразуются неподвижным приемником звука в электрические колебания той же частоты, которые поступают на смеситель 6, где происходит их сложение с опорным сигналом, вырабатываемым генератором 5. Получающиеся при этом биения с частотой n-νo усиливаются усилителем и поступают на световой индикатор, который при этом мигает с той же частотой. Таким образом, установка как будто бы "замедляет" звуковые колебания в тысячи раз и визуализирует их. Ограничимся рассмотрением случая, когда частота исследуемого сигнала выше частоты опорного сигнала, в этом случае ее увеличение приводит к такому же по абсолютной величине увеличению частоты миганий светового индикатора.The sound emitter 2 (Fig. 1) generates a sound wave of frequency ν. Sound vibrations are converted by a stationary sound receiver into electrical vibrations of the same frequency, which are fed to the
При незначительных изменениях частоты ν звукового сигнала частота колебаний яркости светового индикатора n-νo существенно меняется, что и используется для демонстрации явления Доплера. При приближении излучателя к приемнику звука частота ν воспринимаемая приемником увеличивается, что вызывает равное по абсолютной величине изменение частоты миганий светового индикатора, наблюдаемое визуально. Установка позволяет не только убедиться в существовании явления Доплера, но и продемонстрировать, что при приближении (удалении) излучателя и приемника звука, частота воспринимаемая приемником увеличивается (уменьшается), а также на качественном уровне показать пропорциональность доплеровского смещения скорости относительного движения приемника.With slight changes in the frequency ν of the sound signal, the frequency of fluctuations in the brightness of the light indicator n-ν o changes significantly, which is used to demonstrate the Doppler phenomenon. As the emitter approaches the sound receiver, the frequency ν perceived by the receiver increases, which causes an equal in absolute value change in the frequency of blinking of the light indicator, observed visually. The installation allows not only to verify the existence of the Doppler phenomenon, but also to demonstrate that when approaching (moving away) the emitter and receiver of sound, the frequency perceived by the receiver increases (decreases), and also at a qualitative level shows the proportionality of the Doppler shift of the relative velocity of the receiver.
Демонстрация сдвига фаз колебаний в звуковой волне, измерение длины волны осуществляется с помощью установки, содержащей два приемника (фиг. 2). Звуковая волна, вырабатываемая излучателем 2, достигает приемников 3, 10, на выходах которых возникают электрические колебания с частотой n и сдвигом фаз v пропорциональным расстоянию между ними. В смесителях происходит сложение этих колебаний с опорным колебанием частотой no На выходах усилителей получают биения с одинаковой частотой, сдвинутые по фазе друг относительно друга на Φ В результате световые индикаторы мигают с равными частотами и некоторым сдвигом фаз. Перемещая приемник 3, можно сравнить сдвиг фаз между колебаниями в разных точках звукового поля, определить длину волны - минимальное расстояние между приемниками, расположенными на одной акустической оси, при котором колебания яркости светового индикатора происходят в фазе. Установка может содержать несколько соединенных между собой приемников звука, смесителей, усилителей и регистрирующих устройств, причем все смесители подключены к генератору опорного сигнала 5.Demonstration of the phase shift of the oscillations in the sound wave, the measurement of the wavelength is carried out using the installation containing two receivers (Fig. 2). The sound wave generated by the
Для демонстрации распространения звуковой волны используют установку фиг. 3. При колебаниях упругой пластины 14 рукой, малоинерционный индикатор вычерчивает пунктирные линии, которые равномерно перемещаются по направлению от источника звука. Если опыт проводится в затемненном помещении, а частота колебаний упругой пластины достаточна велика, то наблюдатель, в силу инерционности зрения, видит равномерно плывущую пунктирную линию, фактически являющуюся замедленной фотографией сгущений и разрежений звуковой волны. Зная частоту звука и частоту колебаний яркости светового индикатора, можно определить, во сколько раз происходит замедление звуковых колебаний. Измерив скорость распространения замедленной волны, легко оценить фазовую скорость звука. The installation of FIG. 3. When the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108197A RU2084964C1 (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Device for acoustic experiments |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108197A RU2084964C1 (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Device for acoustic experiments |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95108197A RU95108197A (en) | 1997-05-10 |
RU2084964C1 true RU2084964C1 (en) | 1997-07-20 |
Family
ID=20167970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95108197A RU2084964C1 (en) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Device for acoustic experiments |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2084964C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473975C1 (en) * | 2011-06-16 | 2013-01-27 | Сергей Васильевич Хоменко | Teaching set for acoustic waves analysis |
CN104091500A (en) * | 2014-06-10 | 2014-10-08 | 李建荣 | Apparatus for comparing sound transmitting capabilities of objects |
CN108172081A (en) * | 2018-02-06 | 2018-06-15 | 林卓豫 | Easy loudspeaker |
CN109473021A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-15 | 南京林业大学 | Carousel-type supersonic Doppler effect experiment instrument |
CN109493699A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-19 | 南京林业大学 | Wireless WIFI auto-ultrasonic Doppler effect experiment instrument |
CN109741666A (en) * | 2018-12-04 | 2019-05-10 | 南京林业大学 | Full-automatic standing wave resonance method sound velocimeter based on WIFI |
RU2771969C1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-05-16 | Алексей Николаевич Темников | Laboratory installation for measuring the sound wavelength and determining the speed of sound in the air |
-
1995
- 1995-05-19 RU RU95108197A patent/RU2084964C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Шахмаев Н.М., Павлов Н.И., Тыщук В.И. Физический эксперимент в средней школе. - М.: Просвещение, 1991, с. 77 - 82. 2. Яровский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т. 2, изд-е 2-е. - М.: Наука, 1974, с. 58 - 59. 3. Лекционные демонстрации по физике. /Под ред. В. И. Ивероновой. - М.: Наука, 1972, с. 219 - 222. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473975C1 (en) * | 2011-06-16 | 2013-01-27 | Сергей Васильевич Хоменко | Teaching set for acoustic waves analysis |
CN104091500A (en) * | 2014-06-10 | 2014-10-08 | 李建荣 | Apparatus for comparing sound transmitting capabilities of objects |
CN108172081A (en) * | 2018-02-06 | 2018-06-15 | 林卓豫 | Easy loudspeaker |
CN109473021A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-15 | 南京林业大学 | Carousel-type supersonic Doppler effect experiment instrument |
CN109493699A (en) * | 2018-12-04 | 2019-03-19 | 南京林业大学 | Wireless WIFI auto-ultrasonic Doppler effect experiment instrument |
CN109741666A (en) * | 2018-12-04 | 2019-05-10 | 南京林业大学 | Full-automatic standing wave resonance method sound velocimeter based on WIFI |
CN109493699B (en) * | 2018-12-04 | 2022-12-09 | 南京林业大学 | Wireless WIFI automatic ultrasonic Doppler effect experimental instrument |
CN109473021B (en) * | 2018-12-04 | 2022-12-09 | 南京林业大学 | Turntable type ultrasonic Doppler effect experimental instrument |
CN109741666B (en) * | 2018-12-04 | 2023-04-25 | 南京林业大学 | Full-automatic standing wave resonance method sound velocity measuring instrument based on WIFI |
RU2771969C1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-05-16 | Алексей Николаевич Темников | Laboratory installation for measuring the sound wavelength and determining the speed of sound in the air |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95108197A (en) | 1997-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2084964C1 (en) | Device for acoustic experiments | |
GB927195A (en) | Improvements in vibration testing systems | |
Willis et al. | An experimental-numerical technique for evaluating the bulk and shear dynamic moduli of viscoelastic materials | |
US3435656A (en) | Harmonic motion measuring device using laser techniques | |
Trent | The Absolute Calibration of Electro-Mechanical Pickups | |
SE8205399D0 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR SEATING OF FREQUENCY | |
SU665227A1 (en) | Stand for measuring input impedance of human body | |
SU753271A1 (en) | Device for measuring speed of ultrasound | |
RU1795365C (en) | Device for visualizing acoustic fields | |
SU1527493A1 (en) | Ultrasonic device for measuring vibratory movement of object | |
JPS606770Y2 (en) | speed detection device | |
SU585409A1 (en) | Apparatus for calibration of ultrasonic flowmeters | |
SU702485A1 (en) | Phase detector | |
SU1080051A1 (en) | Vibration stand | |
SU900223A1 (en) | Device for determination of damage location and non-uniformity degree of power and communication lines | |
SU1536332A1 (en) | Apparatus for testing seismometers | |
Kennedy et al. | An Absolute Pressure Generator and Its Application to the Free‐Field Calibration of a Microphone | |
JPS5871421A (en) | Device for measuring displacement of vibrating body | |
SU859830A1 (en) | Device for measuring speed of sound field parameters | |
SU367567A1 (en) | FOUNDATION nd ^ '^ SHIRTY | |
Stanbridge et al. | Modal testing using impact excitation and a scanning LDV | |
King et al. | Experimental acoustics. I. Measurement of velocity of sound in terms of elastic modulus (student experiment) | |
RU2025689C1 (en) | Device to determine parameters of linear mechanical oscillating system | |
RU2037817C1 (en) | Method for testing materials with acoustic vibrations | |
SU945707A1 (en) | Device for article resonance vibrational testing |