[实用新型]声速测量仪

说明书

本发明属于教学用演示仪器，特别是用于物理教学中有关声学的声速测定演示仪器。

测定声速一般有两种方法，一种是设定距离S测声音传播时间t然后计算声速V，V＝ (S)/(t) 。另一种是测定频率f和波长λ，计算声速V，V＝f·λ。第一种方法的实施方式往往需要一个较宽阔的场地，设一个产生回声的回音壁，声源与回音壁的距离应超过50米，环境须安静。操作时用人工按动停表测定声源发声与回声传来时的时间t，再将声音传播距离S除以t，得出声速V。这种方式称为 (S)/(t) 法，因为测量不准确，现在已经淘汰。采用后一种方法可以准确地测定声速，但在实验中除了专用的仪器外，还要有很多辅助仪器，例如示波仪，频率计，音频信号发生器，音频信号放大器等等，实验很麻烦，代价很高。在中学的教学条件下，很难实现。

本发明的目的是提出一种采用 (S)/(t) 法测量声速的声速测量仪技术方案，适合于中学教学条件下使用。

本发明的内容包括信号接收处理装置和受信号接收处理装置控制的数字计时器，本发明的特征在于信号接收处理装置包括两套由相同的传感器，基本相同的信号处理电路和相同的接口电路构成的信号接收处理电路，两套电路分别与数字计时器的两个控制信号输入端联接，所述的信号处理电路由放大电路和分离电路组成；分离电路由两级单稳态电路组成，初级单稳态电路应具有较长的稳态时间，次级单稳态电路输出触发计时器工作的窄脉冲。本发明的实验方法是将声源靠近一个传感器，同时将另一个传感器设置在远离于声源的位置上，使声源发声，两个传感器可先后接收到信号，第一个信号使计时器计时，第二个信号使数字计时器停止计时。计时器记录的时间是声音在声源到两个传感器之间传递的时间差。根据公式：V＝ (S)/(t) 将声源到两个传感器的距离差S除以计时器记录的时间t，得出声速V。

本发明的传感器选用驻极体传感器，具有抗干扰的性能。信号处理器电路由放大电路和分离电路组成。其具体电路设计方案可以是：放大电路由一个集成运放块和两只NPN晶体管组成，运放块可选用F007集成块构成一级放大，两只晶体管分别构成二、三级放大。分离电路可用晶体管或集成块构成的二级单稳态电路组成。在用晶体管时，第一级单稳态电路选用两只NPN晶体管，同时第二级单稳态电路选用两只PNP晶体管。在两个单稳态电路之间有一个用发光二极管显示电路工作状态的电路。接口电路同时选用一只NPN晶体管构成反向放大电路，该NPN晶体管使用计时器电源。

本发明采用两级单稳态电路作为分离电路对于抗干扰有特殊作用。第一级单稳态电路延长稳态时间，防止声源余声信号的干扰。第二级单稳态电路将信号变为可以触发计时器工作的窄脉冲，在第一级单稳态电路的屏护下，触发计时器计时或停止计时使计时器能够准确记录声源初始信号传递到两个传感器的时间差，而不受声源余声干扰。

本发明的实施例如附图所示：

图1是本发明声速仪外观示意图。

图2是本发明电路原理图。

图3～4是本发明电路图。a、b为A、B电路，c为电源电路。

图5是本发明声速仪外观主视图。

图6是选用数字计时器外观图。

对图示的说明：

音屏板1，声源测距尺2，传感器3，信号缆线4，屏板支架5，声速仪信号输入接口6，声速仪信号输出接口7，声速仪电源开关8，声速仪电路工作状态显示灯9，声速仪信号输出电缆10。B电路增益调节钮11，计时器电源开关12。

结合附图对本发明加以详细说明。

声速仪外观如图1所示，驻极体传感器3位于音屏板1的中心位置，在传感器下方有声源测距尺2，声源可用一平板玻璃发声，将玻璃放在测距尺上，确定声源与传感器的距离，用金属小捶打击玻璃，会发出清脆的响声触发传感器。传感器信号缆线4是一双芯插头联线，与声速仪信号输入接口6联接。声速仪信号输出缆线10选用四芯插头联接线，目的是与选用的J0201系列数字计时器输入联接插口匹配，实际上只用其中两棵芯线。