RU2084964C1 - Device for acoustic experiments - Google Patents

Device for acoustic experiments Download PDF

Info

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
Application number
RU95108197A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95108197A (en
Inventor
Валерий Вильгельмович Майер
Роберт Валерьевич Майер
Елена Сергеевна Мамаева
Original Assignee
Валерий Вильгельмович Майер
Роберт Валерьевич Майер
Елена Сергеевна Мамаева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Вильгельмович Майер, Роберт Валерьевич Майер, Елена Сергеевна Мамаева filed Critical Валерий Вильгельмович Майер
Priority to RU95108197A priority Critical patent/RU2084964C1/en
Publication of RU95108197A publication Critical patent/RU95108197A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2084964C1 publication Critical patent/RU2084964C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: acoustic devices. SUBSTANCE: device has sound oscillator, which output is connected to sound emitter, sound receiver, which is mounted for movement along acoustic axis of emitter, reference signal source, which frequency is close to frequency of sound oscillator, mixer, which inputs are connected to output of sound receiver and reference signal source and which output is connected to light indicator of amplitude through receiver. EFFECT: increased functional capabilities. 3 cl, 3 dwg

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 sound generator 1, a sound emitter 2, a sound receiver 3, a reference signal generator 5, a mixer 6, an amplifier 7, a light indicator 4 (Fig. 1). The frequencies of the sound generator 1 and the reference signal generator 5 differ from each other by ν-ν o = 0.5-10 Hz. The sound receiver 3 and the light indicator 4 are installed on the moving device, which is used as a platform 8 with the ability to move along the guides 9.

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 sound receivers 3 and 10, each connected to its own mixers 6 and 12, amplifiers 7, 13 and light indicators 4, 11, all mixers connected to a reference signal generator 5. One sound receiver with the indicator light is stationary, others, for example, the receiver 3 and indicator 4 are mounted on a moving device consisting of a platform 8 and guides 9. Another option (Fig. 3) involves the use of an elastic plate 14 as a moving device, one end of which is fixed, and on the other The sound detector 3 and the low-inertia light indicator 4, arranged to move the sound receiver and the light indicator along the propagation direction of the sound wave when bent, are installed.

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 mixer 6, where they are added to the reference signal generated by the generator 5. The resulting beats with a frequency of n-ν o are amplified by an amplifier and fed to a light indicator, which flashes at the same time. Thus, the installation as if “slows down” the sound vibrations by a thousand times and visualizes them. We restrict ourselves to the case when the frequency of the signal under investigation is higher than the frequency of the reference signal, in this case, its increase leads to the same increase in the absolute value of the blinking light indicator.

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 emitter 2 reaches the receivers 3, 10, at the outputs of which there are electrical vibrations with a frequency n and a phase shift v proportional to the distance between them. In mixers, these oscillations are combined with a reference oscillation of frequency n o. At the outputs of the amplifiers, beats with the same frequency are received, phase shifted relative to each other by Φ. As a result, the light indicators flash with equal frequencies and some phase shift. By moving the receiver 3, you can compare the phase shift between the oscillations at different points of the sound field, determine the wavelength - the minimum distance between the receivers located on the same acoustic axis, at which the brightness fluctuations of the light indicator occur in phase. The installation may contain several interconnected sound receivers, mixers, amplifiers and recording devices, all mixers connected to a reference signal generator 5.

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 elastic plate 14 is vibrated by hand, the low-inertia indicator draws dashed lines that move uniformly in the direction from the sound source. If the experiment is conducted in a darkened room, and the oscillation frequency of the elastic plate is large enough, then the observer, due to the inertia of his vision, sees a dashed line evenly floating, which is actually a slow-motion photograph of the condensations and rarefactions of the sound wave. Knowing the frequency of sound and the frequency of fluctuations in the brightness of the light indicator, you can determine how many times there is a slowdown in sound vibrations. By measuring the propagation velocity of a slow wave, it is easy to estimate the phase velocity of sound.

Claims (3)

1. Установка для акустических опытов, 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, отличающийся тем, что в нее введены смеситель и генератор опорного сигнала, частота которого близка к частоте звукового генератора, а индикатор выполнен в виде светового индикатора амплитуды, первый вход смесителя соединен с выходом приемника звука, второй вход соединен с выходом генератора опорного сигнала, а выход подключен к входу усилителя. 1. Installation for acoustic experiments, comprising 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, characterized in that a mixer is inserted into it and a reference signal generator, 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 is connected to the output of the sound receiver, the second od connected to the output of reference signal generator, and an output connected to the input of the amplifier. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нее введены дополнительные последовательно подключенные приемники звука, расположенные вдоль акустической оси излучателя звука, смесители, усилители и световые индикаторы, причем один из входов каждого дополнительного смесителя соединен с выходом генератора опорного сигнала. 2. The installation according to claim 1, characterized in that it introduces additional series-connected sound receivers located along the acoustic axis of the sound 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. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что световой индикатор выполнен малоинерционным и установлен вместе с приемником звука на одном из концов упругой пластины, другой конец которой закреплен. 3. Installation according to claim 1, characterized in that the light indicator is made of low inertia and is installed together with the sound receiver at one end of the elastic plate, the other end of which is fixed.
RU95108197A 1995-05-19 1995-05-19 Device for acoustic experiments RU2084964C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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