一种升降温式声速测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开的一种升降温式声速测量仪，包括有机玻璃箱体、控制面板、信号发生器、红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器、温度传感器以及示波器；有机玻璃箱体内设置有滑动杆，滑动杆一端上固定连接承载片，承载片底部固定连接超声波发生换能器；滑动杆另一端上滑动连接光栅电子尺，光栅电子尺底部固定连接超声波接收换能器，光栅电子尺底部一端连接手推杆，有机玻璃箱体内部底部设置有多个半导体制冷片，温度传感器固定设置在有机玻璃箱体一侧侧板的中心位置；红外线加热管、半导体制冷片和温度传感器通过电线与控制面板实现信息传递。本实用新型专利技术测试精度高，测试稳定，使用效果佳。

A Temperature-rising and Decreasing Sound Velocity Measuring Instrument

The utility model discloses a temperature-rising and cooling sound speed measuring instrument, which comprises a plexiglass box, a control panel, a signal generator, an infrared heating tube, an ultrasonic generator, an ultrasonic receiving transducer, a temperature sensor and an oscilloscope; a sliding rod is arranged in the plexiglass box, and a sliding rod is fixed at one end to connect a bearing plate, and an ultrasonic wave is fixed at the bottom of the bearing plate. The transducer occurs; the other end of the sliding rod slides to connect the grating electronic ruler; the bottom of the grating electronic ruler fixedly connects the ultrasonic receiving transducer; the bottom end of the grating electronic ruler is connected with the push rod; the bottom of the plexiglass box is provided with a plurality of semiconductor refrigerating plates; the temperature sensor is fixed at the center of the side plate of the plexiglass box; the infrared heating tube and the semiconductor are fixed at the bottom of the grating electronic ruler. Refrigeration chips and temperature sensors transmit information through wires and control panels. The utility model has high test accuracy, stable test and good use effect.

【技术实现步骤摘要】
一种升降温式声速测量仪
本技术涉及一种升降温式声速测量仪。
技术介绍
声速测量是大学物理实验课程中的一个经典实验。声波能够在两个铝制换能器之间形成稳定的驻波。用示波器找到驻波波腹的位置，用刻度尺记录相邻波腹的间距，测出波长。通过c=λν（c代表声，λ代表波长，ν代表频率）计算得到声音传播速度。这种测量方法称为驻波共振法。目前，多数用驻波共振法测量声速的实验仪器只能测量室温下的声速。声速会随着外界温度变化而变化。设计制作变温条件下的声速测量仪能够帮助学生研究声速随温度的变化规律。目前，市场上变温声速测量仪还很少，结构类型单一。已有的产品，把换能器和游标刻度尺放置在密闭腔中，密闭腔体外层再设置一个腔体，外层腔体放置循环水，通过水循环来变温。在实验过程中，研究人员发现该种变温声速测量仪具有如下缺陷：1、水的热惰性强，温控滞后，并且升温热容易降温困难，造成对温度控制准确性不高，不利于实验精度的把控。2、外层腔体内部的水流动时容易对密闭腔体产生振动，对实验测量产生干扰，容易发生误差。3、现有的密闭腔结构呈长条形，其狭长的密闭环境内容易形成回声，对测量产生干扰，容易增加误差率。4、由于游标刻度尺需要隔着外层腔体才能观测到，外层腔体内的水会对光造成折射，目测刻度尺容易形成读数误差。5、整体仪器采取封闭设置的结构，维护和检修不方便。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种升降温式声速测量仪。具体的技术方案如下：一种升降温式声速测量仪，其特征在于，包括有机玻璃箱体、控制面板、信号发生器、红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器、温度传感器以及示波器；所述有机玻璃箱体呈方形，为透明中空结构；所述有机玻璃箱体顶部设置有盖子，所述盖子呈长方形结构，所述盖子一侧通过铰链与有机玻璃箱体实现转动连接，所述盖子顶部两端对称设置有两个把手，所述盖子侧边与有机玻璃箱体连接处设置有密封圈；所述红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器以及温度传感器均设置于所述有机玻璃箱体内部；所述红外线发热器数量为两个，通过紧固件固定在所述有机玻璃箱体内部的顶部两侧；所述有机玻璃箱体内设置有滑动杆，所述滑动杆呈长条形，所述滑动杆呈水平设置，所述滑动杆上设置有游标尺刻度，所述滑动杆一端上固定连接承载片，所述承载片呈长方形板体结构，所述承载片底部固定连接超声波发生换能器；所述滑动杆另一端上滑动连接光栅电子尺，所述光栅电子尺底部固定连接超声波接收换能器，所述光栅电子尺底部一端连接手推杆，所述手推杆为圆杆结构，呈水平设置，所述有机玻璃箱体一端侧板上设置有手推杆连接孔，所述手推杆一端穿过手推杆连接孔伸出至所述有机玻璃箱体外部；所述超声波发生换能器与所述超声波接收换能器呈相对设置；所述有机玻璃箱体内部底部设置有多个半导体制冷片，所述半导体制冷片在所述有机玻璃箱体内部底部呈均匀设置；所述温度传感器固定设置在所述有机玻璃箱体一侧侧板的中心位置；所述红外线加热管、半导体制冷片和温度传感器通过电线与所述控制面板实现信息传递，所述控制面板内部设置有单片机、键盘电路以及显示电路，所述控制面板壳体上设置有显示屏以及键盘，所述键盘连接键盘电路，所述显示屏连接显示电路，所述电盘电路与显示电路均与所述单片机相连；所述红外线加热管上连接红外线电加热管驱动电路，所述半导体制冷片上设置有半导体制冷片驱动电路，所述单片机与红外线电加热管驱动电路、半导体制冷片驱动电路和温度传感器通过电线相连；所述控制面板、信号发生器以及示波器均设置于所述有机玻璃箱体外部，所述控制面板、信号发生器通过电线与所述超声波发生换能器实现连接，所述示波器通过电线与所述超声波接收换能器实现连接，所述有机玻璃箱体两端侧板上均设置有线孔，所述电线穿过线孔实现联通有机玻璃箱体外部的控制面板、信号发生器以及示波器。进一步的，所述有机玻璃箱体内部设置有吸音棉，所述吸音棉数量为两个，所述吸音棉固定连接于所述有机玻璃箱体内部两端侧壁表面。进一步的，所述半导体制冷片的顶端为冷端，冷端安装有散热片，所述制冷片的底部为热端，热端设置有水冷装置，所述水冷装置包括水冷盘和水冷箱，所述水冷盘固定连接于所述制冷片热端底部，所述水冷盘与半导体制冷片嵌合在所述有机玻璃箱体底部，所述半导体制冷片顶端的散热片位于所述有机箱体内部；所述水冷盘两端通过两根水管连接水冷箱，所述水冷箱上设置有水泵，所述水冷箱内的水通过水泵从一根水管内输送给水冷盘，另一根水管从另一端输送水回水冷箱，实现水从水冷箱到水冷盘的的循环；所述水冷箱底部设置有水冷箱散热片。进一步的，所述手推杆连接孔周向设置有橡皮圈。进一步的，所述紧固件为螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉中的一种或多种。进一步的，所述盖子上设置有泄压阀。使用方法：本装置采用驻波共振法测声速，使用时，通过信号发生器调整超声波发生换能器发出波形的频率和幅度；通过示波器来观察接收器接收到的波形，利用光栅电子尺可以精确读出其移动的长度；在控制面板输入理想温度，通过单片机获取传感器的温度，用PID控制器进行控制加热或制冷功率，使装置内部空气温度达到设定值。观察示波器，找到接收波形的最大值，使用人工推动手推杆在滑动杆上移动电子尺，使波形发生变化，记录下幅度为最大时的距离L1，再沿同一方向移动，当接收波形经变小后再到最大时记下波幅最大的距离L2，波长λ=2｜L1-L2｜,由波长可以计算出声速大小，进行多次实验，可以得知温度对声速的影响。相较于现有技术，本技术的有益效果如下：1、采用温度传感器实时感应有机玻璃箱体内部温度，通过单片机控制加热或制冷功率，保证装置内部空气温度达到设定值的同时，能够有效维持有机玻璃箱体内部温度稳定，提高温度控制准确性，有利于提升实验精度的把控。2、为了保证有机玻璃箱体内部的密封性能，所述手推杆连接孔周向设置有橡皮圈。3、为了提升降温效率，半导体制冷片的冷端安装散热片来加快制冷速度，制冷片的热端设置有水冷装置，特殊的水冷装置用于制冷片热端降温，提高制冷片的工作效率。水冷装包括水冷盘和水冷箱，水从水冷箱到水冷盘的的循环，为避免水冷箱中水温过高，在水冷箱底同样装有散热片来将箱中的热量散发到外界环境中。4、为了降低密闭环境内形成回声对测量的影响，以及超声波反射对实验的影响，所述有机玻璃箱体内部设置有吸音棉，有关实验结果表明，柱形超声波换能器的声波发散范围较小，因此只需要在声波主要传递的方向做吸音处理。5、借助把手可将有机玻璃箱体顶部的盖子打开，为了保证实验设备的密封性，箱盖周围安装了一层密封圈。泄压阀提高了设备的操作安全性，保证实验结束后能够安全的打开箱盖，对装置进行维护和检修。6、有机玻璃箱体没有水产生折射，降低读数误差率，超声波接收换能器移动时采用格栅电子尺可以精确读出其移动的长度，发生位移时能够避免目测刻度尺形成读数误差。附图说明图1为本技术示意图。图2为本技术盖子在有机玻璃箱体顶部示意图。图3为本技术温度控制信息传递示意图。图4为密封圈连接示意图。本附图标记说明控制面板1、信号发生器2、线孔3、机玻璃箱体4、吸音棉5、红外线发热管6、承载片7、超声波发生换能器8、滑动杆9、光栅电子尺10、超声波接收换能器11、温度传感器12、散热片13、水冷箱14、水冷盘15、手推杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种升降温式声速测量仪，其特征在于，包括有机玻璃箱体、控制面板、信号发生器、红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器、温度传感器以及示波器；所述有机玻璃箱体呈方形，为透明中空结构；所述有机玻璃箱体顶部设置有盖子，所述盖子呈长方形结构，所述盖子一侧通过铰链与有机玻璃箱体实现转动连接，所述盖子顶部两端对称设置有两个把手，所述盖子侧边与有机玻璃箱体连接处设置有密封圈；所述红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器以及温度传感器均设置于所述有机玻璃箱体内部；所述红外线发热器数量为两个，通过紧固件固定在所述有机玻璃箱体内部的顶部两侧；所述有机玻璃箱体内设置有滑动杆，所述滑动杆呈长条形，所述滑动杆呈水平设置，所述滑动杆上设置有游标尺刻度，所述滑动杆一端上固定连接承载片，所述承载片呈长方形板体结构，所述承载片底部固定连接超声波发生换能器；所述滑动杆另一端上滑动连接光栅电子尺，所述光栅电子尺底部固定连接超声波接收换能器，所述光栅电子尺底部一端连接手推杆，所述手推杆为圆杆结构，呈水平设置，所述有机玻璃箱体一端侧板上设置有手推杆连接孔，所述手推杆一端穿过手推杆连接孔伸出至所述有机玻璃箱体外部；所述超声波发生换能器与所述超声波接收换能器呈相对设置；所述有机玻璃箱体内部底部设置有多个半导体制冷片，所述半导体制冷片在所述有机玻璃箱体内部底部呈均匀设置；所述温度传感器固定设置在所述有机玻璃箱体一侧侧板的中心位置；所述红外线发热管、半导体制冷片和温度传感器通过电线与所述控制面板实现信息传递，所述控制面板内部设置有单片机、键盘电路以及显示电路，所述控制面板壳体上设置有显示屏以及键盘，所述键盘连接键盘电路，所述显示屏连接显示电路，所述键盘电路与显示电路均与所述单片机相连；所述红外线发热管上连接红外线电加热管驱动电路，所述半导体制冷片上设置有半导体制冷片驱动电路，所述单片机与红外线电加热管驱动电路、半导体制冷片驱动电路和温度传感器通过电线相连；所述控制面板、信号发生器以及示波器均设置于所述有机玻璃箱体外部，所述控制面板、信号发生器通过电线与所述超声波发生换能器实现连接，所述示波器通过电线与所述超声波接收换能器实现连接，所述有机玻璃箱体两端侧板上均设置有线孔，所述电线穿过线孔实现联通有机玻璃箱体外部的控制面板、信号发生器以及示波器。...

【技术特征摘要】
1.一种升降温式声速测量仪，其特征在于，包括有机玻璃箱体、控制面板、信号发生器、红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器、温度传感器以及示波器；所述有机玻璃箱体呈方形，为透明中空结构；所述有机玻璃箱体顶部设置有盖子，所述盖子呈长方形结构，所述盖子一侧通过铰链与有机玻璃箱体实现转动连接，所述盖子顶部两端对称设置有两个把手，所述盖子侧边与有机玻璃箱体连接处设置有密封圈；所述红外线发热管、超声波发生换能器、超声波接收换能器以及温度传感器均设置于所述有机玻璃箱体内部；所述红外线发热器数量为两个，通过紧固件固定在所述有机玻璃箱体内部的顶部两侧；所述有机玻璃箱体内设置有滑动杆，所述滑动杆呈长条形，所述滑动杆呈水平设置，所述滑动杆上设置有游标尺刻度，所述滑动杆一端上固定连接承载片，所述承载片呈长方形板体结构，所述承载片底部固定连接超声波发生换能器；所述滑动杆另一端上滑动连接光栅电子尺，所述光栅电子尺底部固定连接超声波接收换能器，所述光栅电子尺底部一端连接手推杆，所述手推杆为圆杆结构，呈水平设置，所述有机玻璃箱体一端侧板上设置有手推杆连接孔，所述手推杆一端穿过手推杆连接孔伸出至所述有机玻璃箱体外部；所述超声波发生换能器与所述超声波接收换能器呈相对设置；所述有机玻璃箱体内部底部设置有多个半导体制冷片，所述半导体制冷片在所述有机玻璃箱体内部底部呈均匀设置；所述温度传感器固定设置在所述有机玻璃箱体一侧侧板的中心位置；所述红外线发热管、半导体制冷片和温度传感器通过电线与所述控制面板实现信息传递，所述控制面板内部设置有单片机、键盘电路以及显示电路，所述控制面板壳体上设置有显示屏以及键盘，所述键盘连接键盘电路，所述显示屏连接显示电路，所述键盘电路与显示电路均与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻孜，黄雷，陆鹏，陈心怡，朱家鼎，徐翔，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32