一种受迫振动演示仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种受迫振动演示仪，主要包括：弹簧振子、直流电动机、变速器及光电计数器。基于本实用新型专利技术公开的受迫振动演示仪，在进行受迫振动演示实验时，通过其设置的合适的弹簧振子，并采用直流电动机对弹簧振子产生周期性的驱动力，采用变速器来改变驱动力的频率，以及利用光电计数器记录弹簧振子的振动次数，实现了整个实验过程操作简便，受迫振动效果明显，实验结果精确的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械振动领域，尤其涉及一种受迫振动演示仪。
技术介绍
受迫振动是一种典型的机械振动，是振动系统在周期性外力的持续作用下发生的振动，周期性外力即为驱动力。当物体的受迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力的频率相同，而与物体的固有频率无关。目前，在高中物理演示受迫振动实验时，所用的受迫振动演示仪的构造如图I所示，演示过程为当人为转动手柄2时，通过铁杆I带动竖直弹簧振子3振动，记录竖直弹簧振子3的受迫振动的频率f is,及驱动力的频率(手柄转动的频率)f * ;当不转动手柄2时，直接用手将竖直弹簧振子3压缩后释放，不考虑阻力因素，则竖直弹簧振子3做自由振动， 记录其自由振动的频率即为其固有频率通过观察计算可得出弹簧振子做受迫振动时的频率由驱动力的频率决定，而与自由振动的频率无关，即f^= 158，与^无关。但是，在进行上述受迫振动实验过程中，一方面由于手柄2与铁杆I通过螺丝连接，当转动手柄2时，螺丝易松动，导致手柄2脱落，实验中断，另一方面由于施于弹簧振子周期性的驱动力是人为控制的，而且支架4很轻，在人为转动手柄2时，易出现支架4不稳定而前后晃动，影响振子振动的情况。因此受仪器本身构造的限制，经常出现受迫振动效果不理想，致使实验数据不精确的问题，不仅耗费时间，而且影响学习效率，因此，迫切需要一种精确性高的受迫振动演示仪。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种受迫振动演示仪，以解决现有技术中的受迫振动演示仪受迫振动效果不理想，致使测量数据不精确的问题。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案一种受迫振动演示仪，包括底座；垂直所述底座放置的第一支撑杆和第二支撑杆；一端贯穿所述第一支撑杆和第二支撑杆的水平转动杆；与所述水平转动杆的另一端连接的转动轴；与所述转动轴通过传送带连接的电机；位于所述转动杆下方，通过固定轴与所述转动杆连接的，固定于第一支撑杆与第二支撑杆之间的横梁，其中所述固定轴通过旋转环与转动杆相连；穿过横梁，通过弹簧竖直悬挂于所述固定轴上的弹簧振子；固定于所述底座，且位于弹簧振子两侧，与弹簧振子等高的光信号发送器与光信号接收器。优选地，所述电机为永磁直流减速电机。优选地，所述电机包括直流电动机和变速器。优选地，所述弹簧包括劲度系数为5N/m的弹簧，所述弹簧振子包括重力为O. 3N的系于弹簧下端的质量块。优选地，所述弹簧包括劲度系数为5N/m的弹簧，所述弹簧振子包括重力为O. 4N的系于弹簧下端的质量块。优选地，所述弹簧包括劲度系数为5N/m的弹簧，所述弹簧振子包括重力为O. 5N的系于弹簧下端的质量块。优选地，所述弹簧包括劲度系数为5N/m的弹簧，所述弹簧振子包括重力为O. 6N的系于弹簧下端的质量块。通过上述技术方案可知，本技术具有如下有益效果本技术公开的受迫振动演示仪通过选择合适的弹簧振子，采用直流电动机对其产生周期性的驱动力，采用变 速器来改变驱动力的频率，以及利用光电计数器来记录振动次数，从而实现了整个实验过程操作简便，受迫振动效果理想，实验结果精确的目的。附图说明图I是现有技术中的受迫振动演示仪；图2是本技术实施例公开的受迫振动演示仪。具体实施方式本技术公开了一种受迫振动演示仪，通过选择合适的弹簧振子，采用直流电动机对其产生周期性的驱动力，采用变速器来改变驱动力的频率，以及利用光电计数器来记录振动次数，使得整个实验过程操作简便，受迫振动效果理想，实验结果精确。为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图2所示，为本技术实施例公开的一种受迫振动演示仪。主要包括底座I ;垂直所述底座放置的第一支撑杆2和第二支撑杆3 ；一端贯穿所述第一支撑杆2和第二支撑杆3的水平转动杆5 ；与所述水平转动杆5的另一端连接的转动轴4 ；与所述转动轴4通过传送带6连接的电机7 ；位于所述转动杆5下方，通过固定筒8与所述转动杆5连接的，固定于第一支撑杆2与第二支撑杆3之间的横梁9，其中所述固定筒8通过旋转环10与转动杆5相连；穿过横梁9，通过弹簧11竖直悬挂于所述固定筒8上的弹簧振子12 ；固定于所述底座1，且位于弹簧振子12两侧，与弹簧振子12等高的光信号发送器13与光信号接收器14 ；其中，所述电机7用于对弹簧振子12产生周期性的驱动力，并通过变速来自由改变驱动力的频率，因此，所述电机7可以为永磁直流减速电机，或者是直流电动机与变速器彡口口 下面对本技术实施例公开的装置中的弹簧振子12、电机7具体的选择进行说明考虑实验结果的精确性，选择适当的弹簧振子12是关键。由于弹簧振子12的软硬程度、质量对实验效果均有影响，经过反复实验，最终选择的合适的弹簧11及弹簧振子12的各系数如下劲度系数为5N/m的弹簧，及重力为O. 3N的系于弹簧下端的质量块；劲度系数为5N/m的弹簧，及重力为O. 4N的系于弹簧下端的质量块；劲度系数为5N/m的弹簧，及重力为O. 5N的系于弹簧下端的质量块；劲度系数为5N/m的弹簧，及重力为O. 6N的系于弹簧下端的质量块。其中，所述弹簧振子12即为具有一定质量的质量块。本技术实施例公开的装置，采用劲度系数为5N/m的弹簧，及重力为O. 3N的系于弹簧下端的质量块进行操作实验。对于电机转速的选择，应考虑实验所用弹簧振子的固有频率，经过对弹簧振子固有频率的多次测量，数据如下表I所示表I ~实验组另Ij ~Γ1 ~2|~3T1 ~~I 6 I 7~Γ8Γ9I 10 I 11 I 12 时间t (S)30秒 ~全振动次数(η) 48 I 46 I 48 50 47 I 51 I 46 46 52 48 49 51 ~f=n/t(Hz)1.60 1.531.60 1.67 1.56 1.7 1.53 1.53 1.73 1.60 1.63 1.67 ~固有频率(Hz)~ f=1.6由上面表I可知，所选弹簧振子的固有频率为f @等于I. 6Hz。根据所述f固，可知驱动力的频率应控制在三种情况内f9g> f固；f9g= f固，此时振动最明显，产生共振；f9g< f@,由于变速器为减速器，只能减少，不能增加，所以电机的转速必须比f @大，经过选择，本实施例公开的装置所采用的电机可选择永磁直流减速电机，其各项参数如下额定电压6_12V ;轴直径4. 7mm ;轴长15mm ;减速机构长17. 8mm ;减速机构直径37_ ；电机长22_ ；电机直径33_ ;总长63_ ；电压12V ;转速156转/分。基于上述受迫振动演示仪的结构，具体的实验过程为首先，测量所述弹簧振子12的固有频率，即将弹簧11压缩后释放，不考虑阻力因素的情况下，弹簧振子12做自由振动,记录其自由振动的频率即为其固有频率；然后，启动电机7，通过传送带6带动转动杆5对弹簧振子12产生周期性的驱动力，带动弹簧振子12做受迫振动，记录此时所述弹簧振子12受迫振动的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受迫振动演示仪，其特征在于，包括：底座；垂直所述底座放置的第一支撑杆和第二支撑杆；一端贯穿所述第一支撑杆和第二支撑杆的水平转动杆；与所述水平转动杆的另一端连接的转动轴；与所述转动轴通过传送带连接的电机；位于所述转动杆下方，通过固定轴与所述转动杆连接的，固定于第一支撑杆与第二支撑杆之间的横梁，其中所述固定轴通过旋转环与转动杆相连；穿过横梁，通过弹簧竖直悬挂于所述固定轴上的弹簧振子；固定于所述底座，且位于弹簧振子两侧，与弹簧振子等高的光信号发送器与光信号接收器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡璟昭，蔡景丰，陈诗颖，陈燎原，吴清理，郑红专，朱瑞珠，
申请(专利权)人：蔡璟昭，蔡景丰，陈诗颖，
类型：实用新型
国别省市：