一种声速测量实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种声速测量实验装置，有效克服了常见声速测量实验装置的不足，常规实验仪只能以空气为介质测量，而且是开放状态的空气，实验结果容易受到各种干扰，如空气流动、环境噪音、温湿度等等。本装置不仅可以通入气体，也可以通入液体进行实验，可以实现对气体、液体介质的声速测量，而且可以实现不同压力下气体介质中声速的测量，扩展了实验教学的内容，也提高了数据的稳定性。

An experimental device for measuring sound velocity

【技术实现步骤摘要】
一种声速测量实验装置
本技术涉及教学实验装置，尤其涉及一种声速测量实验装置。
技术介绍
声速测量是大学物理实验的传统实验项目，选用压电陶瓷换能器产生和接受40KHz超声波信号，通过共振干涉法或相位比较法得到声速。常见的实验仪器是以两个压电陶瓷换能器之间的开放空气为介质进行测量的。由于声速与介质、温度两个因素相关，因此，常见的这种实验仪器存在如下不足：(1)开放的空气由于实验室内存在空气对流而时刻发生变化，压力、成分、温度都会变化；(2)无法实现对特定成分、压力气体中声速的测定；(3)无法测量液体介质中声速。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本技术提出一种声速测量实验装置，可以实现对气体、液体介质的声速测量，而且可以实现不同压力下气体介质中声速的测量。技术方案：为实现上述设计目的，本技术所采用的技术方案是：一种声速测量实验装置，包括一对超声换能器，同心相对安装在透明圆柱形腔体中，一个作为发射端，另外一个作为接收端；腔体通过法兰与左右侧法兰盖板封闭，左右侧法兰盖板均接出超声换能器的引线，右侧法兰盖板接有气体导入管道和导出管道，并设有导入截止阀门和导出截止阀门，导入管道上导入截止阀门与右侧法兰盖板之间接有压力表；右侧超声换能器的固定底座上安装有环形布局的强磁铁，圆柱形腔体外侧对应位置安装有环形布局的磁性相反的强磁体；腔体外侧设置固定轴承和可动轴承，带有摇柄的丝杠通过固定轴承和可动轴承；可动轴承与强磁铁的外环固定架固定在一起，标尺带有刻度，固定架上有指针指向标尺对应的刻度；实验开始前，打开导入截止阀门，向腔体中充入特定压力和种类的介质，充入压力根据压力表检测，达到预设压力后关闭截止阀门；实验时，旋转摇柄带动丝杠通过螺纹啮合作用传动给带有螺纹套的可动轴承，带动固定架运动；由于强磁铁的磁力作用，右侧的超声换能器发生左右移动，从而改变与左侧超声换能器的间距，并且移动距离可以通过固定架上的指针在标尺上的位置读出数据；实验结束后，腔体内介质需要排空，如果是液体介质，需要彻底清除干净。进一步地，超声换能器频率选择20-60KHz。进一步地，腔体的材质为玻璃、石英或有机玻璃。进一步地，强磁体不少于3组，等间距圆周布局在固定架上，固定架与圆柱形腔体同心共轴。进一步地，所述装置可以通入气体或液体进行实验，采用气液兼容的压力表。进一步地，声波测量采用共振干涉法或相位比较法。有益效果：本专利技术可以实现对气体、液体介质的声速测量，而且可以实现不同压力下气体介质中声速的测量，扩展了实验教学的内容，也提高了数据的稳定性。附图说明图1是本技术声速测量实验装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本技术所述的声速测量实验装置，包括一对超声换能器1(频率选择20-60KHz)，一个作为发射端，另外一个作为接收端，同心相对安装在透明的圆柱形腔体2中，腔体2的材质可以是玻璃、石英或者有机玻璃。圆柱形腔体2通过法兰3与左侧法兰盖板4、右侧法兰盖板5封闭。法兰盖板4、5接出超声换能器的引线6、7。右侧法兰盖板5还接有气体导入管道8和导出管道11，并分别带有导入截止阀门10和导出截止阀门12。导入管道8还在导入截止阀门10与法兰盖板5之间接有压力表9。右侧超声换能器固定底座上安装有环形布局的强磁铁13，圆柱形腔体外侧对应位置环形布局有磁性相反的强磁体13，这些强磁体有不少于3组，等间距圆周布局在固定架14上，固定架14与圆柱形腔体2同心共轴。圆柱形腔体2外侧还设置轴承，固定轴承15和中心配有螺纹套的可动轴承17，带有摇柄16的丝杠19通过固定轴承15和可动轴承17。可动轴承17与强磁铁13的外环固定架14固定在一起，标尺18带有刻度，固定架14上有指针指向标尺18对应的刻度。打开导入截止阀门10，可以向圆柱形腔体2中充入气体，充入气体的压力根据压力表9检测，达到预设压力后关闭截止阀门10。旋转把柄16，丝杠19通过螺纹啮合作用传动给带有螺纹套的可动轴承17，带动固定架14运动。由于强磁铁13的磁力作用，右侧的超声换能器1发生左右移动，从而改变与左侧超声换能器1的间距，并且移动距离可以通过可动轴承17上的指针在标尺18上的位置读出数据。声波测量目前大学物理实验中主流的方法是共振干涉法和相位比较法。常规实验仪只能以空气为介质测量，而且是开放状态的空气，实验结果容易受到各种干扰，如空气流动、环境噪音、温湿度等等。本装置不仅可以通入气体，也可以通入液体进行实验。唯一需要考虑的就是压力表是否气体、液体兼容。本设备特殊的操作步骤是：实验开始前，腔体内充入特定压力和种类的介质。实验结束后，腔体内介质需要排空，如果是液体介质，需要彻底清除干净。如果采用共振干涉法测量声速，需要超声换能器之间形成驻波，也就是两个超声换能器之间的距离必须是声波半波长的整数倍。声波的频率取决于波源，但波长是与介质相关的。因此，两个超声换能器之间的距离必须是可调的，而且是可以测量的。此外，如果采用相位比较法来测量声速，也需要改变这个距离。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声速测量实验装置，其特征在于：包括一对超声换能器(1)，同心相对安装在透明圆柱形腔体(2)中，一个作为发射端，另外一个作为接收端；/n腔体(2)通过法兰与左右侧法兰盖板封闭，左右侧法兰盖板均接出超声换能器的引线，右侧法兰盖板(5)接有气体导入管道(8)和导出管道(11)，并设有导入截止阀门(10)和导出截止阀门(12)，导入管道(8)上导入截止阀门(10)与右侧法兰盖板(5)之间接有压力表(9)；/n右侧超声换能器的固定底座上安装有环形布局的强磁铁(13)，圆柱形腔体(2)外侧对应位置安装有环形布局的磁性相反的强磁铁(13)；/n腔体(2)外侧设置固定轴承(15)和可动轴承(17)，带有摇柄(16)的丝杠(19)通过固定轴承(15)和可动轴承(17)；可动轴承(17)与强磁铁(13)的外环固定架(14)固定在一起，标尺(18)带有刻度，固定架(14)上有指针指向标尺(18)对应的刻度；/n实验开始前，打开导入截止阀门(10)，向腔体(2)中充入介质，充入压力根据压力表(9)检测，达到预设压力后关闭导入截止阀门(10)；/n实验时，旋转摇柄(16)带动丝杠(19)通过螺纹啮合作用传动给带有螺纹套的可动轴承(17)，带动固定架(14)运动；由于强磁铁(13)的磁力作用，右侧的超声换能器(1)发生左右移动，从而改变与左侧超声换能器(1)的间距，并且移动距离可以通过固定架上的指针在标尺(18)上的位置读出数据；/n实验结束后，腔体内介质需要排空，如果是液体介质，需要彻底清除干净。/n...

【技术特征摘要】
1.一种声速测量实验装置，其特征在于：包括一对超声换能器(1)，同心相对安装在透明圆柱形腔体(2)中，一个作为发射端，另外一个作为接收端；
腔体(2)通过法兰与左右侧法兰盖板封闭，左右侧法兰盖板均接出超声换能器的引线，右侧法兰盖板(5)接有气体导入管道(8)和导出管道(11)，并设有导入截止阀门(10)和导出截止阀门(12)，导入管道(8)上导入截止阀门(10)与右侧法兰盖板(5)之间接有压力表(9)；
右侧超声换能器的固定底座上安装有环形布局的强磁铁(13)，圆柱形腔体(2)外侧对应位置安装有环形布局的磁性相反的强磁铁(13)；
腔体(2)外侧设置固定轴承(15)和可动轴承(17)，带有摇柄(16)的丝杠(19)通过固定轴承(15)和可动轴承(17)；可动轴承(17)与强磁铁(13)的外环固定架(14)固定在一起，标尺(18)带有刻度，固定架(14)上有指针指向标尺(18)对应的刻度；
实验开始前，打开导入截止阀门(10)，向腔体(2)中充入介质，充入压力根据压力表(9)检测，达到预设压力后关闭导入截止阀门(10)；
实验时，旋转摇柄(16)带动丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乾，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32