駐波演示方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種駐波演示方法，其特征在于包括如下步驟：步驟a：設(shè)計(jì)一款駐波演示裝置，圓筒右端裝有一個(gè)聲波發(fā)生裝置，調(diào)頻器與聲波發(fā)生裝置相連，圓筒左端通過(guò)一根霧滴進(jìn)管與超聲霧化組件相連；圓筒筒壁的上部沿軸向開(kāi)有一個(gè)長(zhǎng)條形噴出缺口，長(zhǎng)條形噴出缺口的前、后側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有一塊透明擋板；步驟b：?jiǎn)?dòng)超聲霧化組件，將液體超聲霧化成霧滴，霧滴通過(guò)霧滴進(jìn)管導(dǎo)入到圓筒內(nèi)；步驟c：?jiǎn)?dòng)聲波發(fā)生裝置和調(diào)頻器，控制調(diào)頻器調(diào)整聲波發(fā)生裝置發(fā)射的聲波頻率。本方法所用演示儀摒棄了傳統(tǒng)演示儀采用點(diǎn)燃可燃?xì)怏w顯示駐波的方式，取而代之的是采用超聲霧化后的霧滴來(lái)顯示駐波，這樣不僅避免了發(fā)生火災(zāi)的安全隱患，而且也不會(huì)使圓筒發(fā)燙。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
駐波演示方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種駐波演示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)有的駐波演示裝置包括圓筒I和調(diào)頻器5，其中圓筒I兩端封口，圓筒I的左端通過(guò)進(jìn)氣管2與可燃?xì)怏w供給裝置3相連，該圓筒I上部沿軸向等距設(shè)有一排噴出支管la，圓筒I和噴出支管Ia均為金屬管。圓筒I的右端安裝有聲波發(fā)生裝置4，該聲波發(fā)生裝置4與所述調(diào)頻器5相連。
[0003]上述駐波演示裝置所對(duì)應(yīng)的方法如下:可燃?xì)怏w供給裝置3向圓筒I內(nèi)輸送可燃?xì)怏w(如甲烷)，可燃?xì)怏w通過(guò)噴出支管Ia噴出，實(shí)驗(yàn)人員采用人工點(diǎn)火方式點(diǎn)燃每根噴出支管Ia;并且，通過(guò)調(diào)頻器5可以調(diào)整聲波發(fā)生裝置4發(fā)出的聲波頻率，且n = L/A，其中L為圓筒I的長(zhǎng)度，λ為聲波的波長(zhǎng)。當(dāng)η為整數(shù)時(shí)，聲波為駐波，這時(shí)噴出支管Ia噴出的火焰有尚有低，高點(diǎn)代表聲波的波峰，低點(diǎn)代表聲波的波谷，從而演不出駐波。
[0004]現(xiàn)有駐波演示方法的缺陷如下:
[0005]1、由于采用可燃?xì)怏w來(lái)演示駐波，這樣就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)主要的問(wèn)題，其一是室內(nèi)演示的安全性較差，易發(fā)生安全事故;其二是可燃?xì)怏w燃燒一段時(shí)間以后圓筒I和噴出支管Ia會(huì)很燙，為了實(shí)現(xiàn)降溫，演示一段時(shí)間后就得停止使用，待圓筒I和噴出支管Ia完全冷卻后再進(jìn)行演示，這樣就不能連續(xù)使用；
[0006]2、現(xiàn)有演示儀等距設(shè)有一組噴出支管la，這樣就只能看出波峰和波谷，不能形成連續(xù)的波形，這樣就導(dǎo)致演示效果有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種安全性高、能連續(xù)使用的駐波演示方法，并能形成連續(xù)的駐波波形。
[0008]1、本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種駐波演示方法，其特征在于包括如下步驟:
[0009]步驟a:設(shè)計(jì)一款駐波演示裝置，該駐波演示裝置包括圓筒(1)、聲波發(fā)生裝置(4)和調(diào)頻器(5)，其中圓筒(I)兩端封口，該圓筒右端裝有一個(gè)聲波發(fā)生裝置(4)，該聲波發(fā)生裝置能向圓筒(I)內(nèi)發(fā)射聲波;所述調(diào)頻器(5)與聲波發(fā)生裝置相連，并能改變聲波的頻率，所述圓筒(I)左端通過(guò)一根霧滴進(jìn)管(6)與超聲霧化組件(7)相連，該超聲霧化組件將液體霧化成霧滴，并通過(guò)霧滴進(jìn)管(6)向圓筒(I)內(nèi)輸送霧滴;所述圓筒(I)內(nèi)腔的左端部設(shè)有一塊徑向擋板(8)，該徑向擋板與圓筒(I)的軸心線(xiàn)垂直，而徑向擋板(8)下端懸空，并擋住所述霧滴進(jìn)管(6)與圓筒(I)的連接口，且徑向擋板(8)的其余部分與圓筒(I)內(nèi)壁固定;所述圓筒(I)筒壁的上部沿軸向開(kāi)有一個(gè)長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)，該長(zhǎng)條形噴出缺口位于所述徑向擋板(8)右邊，并與圓筒(I)的內(nèi)腔相通;所述長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)的前、后側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有一塊透明擋板(9)，該透明擋板的長(zhǎng)度與長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)相等，且透明擋板(9)的上端懸空，其下端與所述圓筒(I)的外壁固定；
[0010]步驟b:啟動(dòng)所述超聲霧化組件(7)，將液體超聲霧化成霧滴，霧滴通過(guò)所述霧滴進(jìn)管(6)導(dǎo)入到圓筒(I)內(nèi)，并從所述長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)處噴出；
[0011]步驟c:啟動(dòng)所述聲波發(fā)生裝置(4)和調(diào)頻器(5)，聲波發(fā)生裝置(4)向圓筒(I)內(nèi)發(fā)射聲波;控制所述調(diào)頻器(5)，從而調(diào)整聲波發(fā)生裝置(4)發(fā)射的聲波頻率，從而調(diào)整聲波的波長(zhǎng);根據(jù)η = ?7λ，其中L為徑向擋板(8)右板面到圓筒(I)右端的長(zhǎng)度，λ為聲波的波長(zhǎng);當(dāng)n為整數(shù)時(shí)，聲波為駐波，此時(shí)透過(guò)透明擋板(9)可看到長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)噴出連續(xù)波形，該連續(xù)波形就是駐波。
[0012]與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明所采用演示儀去掉了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的可燃?xì)怏w供給裝置和進(jìn)氣管，取而代之的是增加了霧滴進(jìn)管(6)和超聲霧化組件(7);同時(shí)去掉了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的噴出支管，并在圓筒(I)開(kāi)了一個(gè)長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)，同時(shí)增設(shè)了兩塊透明擋板(9)。由于本方法取消了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的可燃?xì)怏w供給裝置、進(jìn)氣管和噴出支管，這樣就不再需要點(diǎn)燃可燃?xì)怏w，這樣不僅避免了發(fā)生火災(zāi)的安全隱患，而且也不會(huì)使圓筒發(fā)燙，從而能夠保證連續(xù)演示，從而改善演示儀的使用性能。本方法所采用的演示儀使用時(shí)，超聲霧化組件將液體霧化成霧滴，并通過(guò)霧滴進(jìn)管(6)向圓筒(I)內(nèi)輸送霧滴，霧滴繞過(guò)徑向擋板(8)下端與圓筒(I)之間的缺口后進(jìn)入圓筒(I)，并從長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)噴出，噴出的形態(tài)為長(zhǎng)條形，并由兩塊透明擋板(9)擋住，從而實(shí)現(xiàn)定位和導(dǎo)向。所述聲波發(fā)生裝置能向圓筒(I)內(nèi)發(fā)射聲波，調(diào)頻器(5)能改變聲波的頻率，且n = L/A，其中L在本發(fā)明中為擋板(8)右板面到圓筒(I)右端的長(zhǎng)度，λ為聲波的波長(zhǎng)。當(dāng)η為整數(shù)時(shí)，聲波為駐波，這時(shí)透過(guò)透明擋板(9)可以觀(guān)察到長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)噴出的霧滴顯示一個(gè)連續(xù)的波形，且具有波峰和波谷。需要特別說(shuō)明的是，駐波的顯示與介質(zhì)無(wú)關(guān)，燃燒的可燃?xì)怏w和霧化后的霧滴都可以顯示駐波，正是這一特性才為駐波演示方法的改進(jìn)提供了可能性。另外，徑向擋板(8)能擋住聲波，讓聲波很好地反射，保證聲波在圓筒(I)內(nèi)穩(wěn)定地傳播和反射。
[0013]采用以上技術(shù)方案，本方法所用演示儀摒棄了傳統(tǒng)演示儀采用點(diǎn)燃可燃?xì)怏w顯示駐波的方式，取而代之的是采用超聲霧化后的霧滴來(lái)顯示駐波，這樣不僅避免了發(fā)生火災(zāi)的安全隱患，而且也不會(huì)使圓筒發(fā)燙，從而能夠保證連續(xù)演示；另外，本方法演示的駐波為連續(xù)波形，比傳統(tǒng)演示方法只能實(shí)現(xiàn)駐波的波峰和波谷更直觀(guān)和醒目，從而大幅改善了演示效果，這樣就很好地克服了現(xiàn)有演示方法的缺陷。
[0014]作為本案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，所述霧滴進(jìn)管(6)為“Z”字形結(jié)構(gòu)，該霧滴進(jìn)管的豎直管段與兩個(gè)水平管段的連接處均通過(guò)圓弧段過(guò)渡，且上面一個(gè)水平管段的軸心線(xiàn)與圓筒(I)的外壁平齊。
[0015]采用以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有如下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是圓弧段能防止霧滴遇到彎折處變成液滴，這個(gè)結(jié)構(gòu)與上面一個(gè)水平管段的軸心線(xiàn)與圓筒(I)的外壁平齊相配合，能保證霧滴平穩(wěn)地輸送到筒體內(nèi)，二是減少外部氣壓對(duì)筒體內(nèi)聲波傳播的干擾，因?yàn)槁暡ǖ膫鞑?duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)很敏感，這樣就能保證本發(fā)明的正常運(yùn)行，所以霧滴進(jìn)管(6)采用“Z”字形結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單的常規(guī)設(shè)計(jì)，具有創(chuàng)造性。
[0016]在本案中，所述超聲霧化組件(7)包括超聲霧化罐(7a)和風(fēng)扇(7d)，其中超聲霧化罐(7a)為密閉容器，該超聲霧化罐的下底面固設(shè)有壓電陶瓷片(7b)，該壓電陶瓷片的正、負(fù)極分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與超聲霧化電路板(7c)電連接，從而通過(guò)超聲霧化電路板將超聲霧化罐(7a)內(nèi)的液體霧化成霧滴;所述風(fēng)扇(7d)裝在超聲霧化罐(7a)罐壁的左側(cè)，并將霧滴吹向超聲霧化罐(7a)罐壁右側(cè)與所述霧滴進(jìn)管(6)進(jìn)液端的連接口，從而吹到該霧滴進(jìn)管(6)內(nèi)。
[0017]采用以上技術(shù)方案，所述超聲霧化組件(7)能可靠地將液體超聲霧化成霧滴，且超聲霧化組件(7)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，具有很好的實(shí)用性。
[0018]在本案中，所述超聲霧化組件(7)霧化的液體為水，水不僅取材方便，而且化學(xué)穩(wěn)定性很強(qiáng)，不易發(fā)生燃燒、爆炸等安全事故。
[0019]作為優(yōu)選，所述圓筒(I)下方通過(guò)收集管連接有一個(gè)液體收集罐(10)，該液體收集罐用于收集圓筒(I)內(nèi)腔中的液體，且收集管上串聯(lián)有閥門(mén)，這樣就能及時(shí)收集圓筒(I)內(nèi)的液體，防止液體沉積在圓筒(I)內(nèi)對(duì)聲波的傳播造成干擾。
[0020]為了便于取材，所述聲波發(fā)生裝置(4)采用喇叭。
[0021]有益效果:本方法所用演示儀摒棄了傳統(tǒng)演示儀采用點(diǎn)燃可燃?xì)怏w顯示駐波的方式，取而代之的是采用超聲霧化后的霧滴來(lái)顯示駐波，這樣不僅避免了發(fā)生火災(zāi)的安全隱患，而且也不會(huì)使圓筒發(fā)燙，從而能夠保證連續(xù)演示;另外，本方法演示的駐波為連續(xù)波形，比傳統(tǒng)演示方法只能實(shí)現(xiàn)駐波的波峰和波谷更直觀(guān)和醒目，從而大幅改善了演示效果，這樣就很好地克服了現(xiàn)有演示方法的缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為傳統(tǒng)演示方法采用演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本演示方法采用演示儀的示意圖。
[0024]圖3為圖2的A-A向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]如圖2、3所示，一種駐波演示方法，其特征在于包括如下步驟:
[0027]步驟a:設(shè)計(jì)一款駐波演示裝置，該駐波演示裝置主要由圓筒1、聲波發(fā)生裝置4、調(diào)頻器5、霧滴進(jìn)管6、超聲霧化組件7、徑向擋板8、透明擋板9和液體收集罐10構(gòu)成。其中，圓筒I的材質(zhì)可以為不銹鋼或塑料，它的材質(zhì)不要求是耐高溫的金屬。為了便于觀(guān)察，圓筒I設(shè)計(jì)為透明筒體。圓筒I兩端封口，該圓筒右端裝有一個(gè)聲波發(fā)生裝置4，該聲波發(fā)生裝置能向圓筒I內(nèi)發(fā)射聲波。在本案中，聲波發(fā)生裝置4采用喇叭，該喇叭的振膜朝向圓筒I內(nèi)。調(diào)頻器5與聲波發(fā)生裝置相連，并能改變聲波的頻率，其連接方式采用現(xiàn)有的成熟方式。
[0028]圓筒I左端通過(guò)一根霧滴進(jìn)管6與超聲霧化組件7相連，該超聲霧化組件將液體霧化成霧滴，并通過(guò)霧滴進(jìn)管6向圓筒I內(nèi)輸送霧滴。在本案中，超聲霧化組件7霧化的液體為水。
[0029]在本發(fā)明中，超聲霧化組件7采用現(xiàn)有的成熟結(jié)構(gòu)，并包括超聲霧化罐7a和風(fēng)扇7d，其中超聲霧化罐7a為密閉容器，在超聲霧化罐7a頂部設(shè)有一個(gè)加液口，該加液口可由密封蓋封閉。超聲霧化罐7a的下底面固設(shè)有壓電陶瓷片7b，該壓電陶瓷片的正、負(fù)極分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與超聲霧化電路板7c電連接，從而通過(guò)超聲霧化電路板將超聲霧化罐7a內(nèi)的液體霧化成霧滴;風(fēng)扇7d裝在超聲霧化罐7a罐壁的左側(cè)，并將霧滴吹向超聲霧化罐7a罐壁右側(cè)與霧滴進(jìn)管6進(jìn)液端的連接口，從而吹到該霧滴進(jìn)管6內(nèi)。霧滴進(jìn)管6為“Z”字形結(jié)構(gòu)，該霧滴進(jìn)管的豎直管段與兩個(gè)水平管段的連接處均通過(guò)圓弧段過(guò)渡，上面一個(gè)水平管段的軸心線(xiàn)與圓筒I的外壁平齊，且兩個(gè)水平管段的軸心線(xiàn)與圓筒I的軸心線(xiàn)平行。
[0030]如圖2、3所示，圓筒I內(nèi)腔的左端部設(shè)有一塊徑向擋板8，該徑向擋板8與圓筒I的軸心線(xiàn)垂直。徑向擋板8下端懸空，并擋住霧滴進(jìn)管6與圓筒I的連接口，且徑向擋板8的其余部分與圓筒I內(nèi)壁固定。圓筒I筒壁的上部沿軸向開(kāi)有一個(gè)長(zhǎng)條形噴出缺口 la’，該長(zhǎng)條形噴出缺口位于徑向擋板8右邊，并貫穿圓筒I的內(nèi)壁和外壁，且與圓筒I的內(nèi)腔相通。長(zhǎng)條形噴出缺口 la’的前、后側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有一塊透明擋板9，該透明擋板的長(zhǎng)度與長(zhǎng)條形噴出缺口 la’相等。透明擋板9的上端懸空，其下端與圓筒I的外壁固定。圓筒I下方通過(guò)收集管連接有一個(gè)液體收集罐1，該液體收集罐用于收集圓筒I內(nèi)腔中的液體，且收集管上串聯(lián)有閥門(mén)。
[0031 ]步驟b:啟動(dòng)所述超聲霧化組件7，將液體超聲霧化成霧滴，霧滴通過(guò)所述霧滴進(jìn)管6導(dǎo)入到圓筒I內(nèi)，并從所述長(zhǎng)條形噴出缺口 Ia ’處噴出；
[0032]步驟c:啟動(dòng)所述聲波發(fā)生裝置4和調(diào)頻器5，聲波發(fā)生裝置4向圓筒I內(nèi)發(fā)射聲波；控制所述調(diào)頻器5，從而調(diào)整聲波發(fā)生裝置4發(fā)射的聲波頻率，從而調(diào)整聲波的波長(zhǎng);根據(jù)η= L/A，其中L為徑向擋板8右板面到圓筒I右端的長(zhǎng)度，λ為聲波的波長(zhǎng)；當(dāng)η為整數(shù)時(shí)，聲波為駐波，此時(shí)透過(guò)透明擋板9可看到長(zhǎng)條形噴出缺口 la’噴出連續(xù)波形，該連續(xù)波形就是駐波。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不以本發(fā)明為限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種駐波演示方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟a:設(shè)計(jì)一款駐波演示裝置，該駐波演示裝置包括圓筒(I)、聲波發(fā)生裝置(4)和調(diào)頻器(5)，其中圓筒(I)兩端封口，該圓筒右端裝有一個(gè)聲波發(fā)生裝置(4)，該聲波發(fā)生裝置能向圓筒(I)內(nèi)發(fā)射聲波;所述調(diào)頻器(5)與聲波發(fā)生裝置相連，并能改變聲波的頻率，所述圓筒(I)左端通過(guò)一根霧滴進(jìn)管(6)與超聲霧化組件(7)相連，該超聲霧化組件將液體霧化成霧滴，并通過(guò)霧滴進(jìn)管(6)向圓筒(I)內(nèi)輸送霧滴;所述圓筒(I)內(nèi)腔的左端部設(shè)有一塊徑向擋板(8)，該徑向擋板與圓筒(I)的軸心線(xiàn)垂直，而徑向擋板(8)下端懸空，并擋住所述霧滴進(jìn)管(6)與圓筒(I)的連接口，且徑向擋板(8)的其余部分與圓筒(I)內(nèi)壁固定;所述圓筒(I)筒壁的上部沿軸向開(kāi)有一個(gè)長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)，該長(zhǎng)條形噴出缺口位于所述徑向擋板(8)右邊，并與圓筒(I)的內(nèi)腔相通;所述長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)的前、后側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有一塊透明擋板(9)，該透明擋板的長(zhǎng)度與長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)相等，且透明擋板(9)的上端懸空，其下端與所述圓筒(I)的外壁固定； 步驟b:啟動(dòng)所述超聲霧化組件(7)，將液體超聲霧化成霧滴，霧滴通過(guò)所述霧滴進(jìn)管(6)導(dǎo)入到圓筒(I)內(nèi)，并從所述長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)處噴出； 步驟c:啟動(dòng)所述聲波發(fā)生裝置(4)和調(diào)頻器(5)，聲波發(fā)生裝置(4)向圓筒(I)內(nèi)發(fā)射聲波;控制所述調(diào)頻器(5)，從而調(diào)整聲波發(fā)生裝置(4)發(fā)射的聲波頻率，從而調(diào)整聲波的波長(zhǎng);根據(jù)η = ?7λ，其中L為徑向擋板(8)右板面到圓筒(I)右端的長(zhǎng)度，λ為聲波的波長(zhǎng);當(dāng)n為整數(shù)時(shí)，聲波為駐波，此時(shí)透過(guò)透明擋板(9)可看到長(zhǎng)條形噴出缺口(la’)噴出連續(xù)波形，該連續(xù)波形就是駐波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波演示方法，其特征在于:所述霧滴進(jìn)管(6)為“Z”字形結(jié)構(gòu)，該霧滴進(jìn)管的豎直管段與兩個(gè)水平管段的連接處均通過(guò)圓弧段過(guò)渡，且上面一個(gè)水平管段的軸心線(xiàn)與圓筒(I)的外壁平齊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波演示方法，其特征在于:所述超聲霧化組件(7)包括超聲霧化罐(7a)和風(fēng)扇(7d)，其中超聲霧化罐(7a)為密閉容器，該超聲霧化罐的下底面固設(shè)有壓電陶瓷片(7b)，該壓電陶瓷片的正、負(fù)極分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與超聲霧化電路板(7c)電連接，從而通過(guò)超聲霧化電路板將超聲霧化罐(7a)內(nèi)的液體霧化成霧滴;所述風(fēng)扇(7d)裝在超聲霧化罐(7a)罐壁的左側(cè)，并將霧滴吹向超聲霧化罐(7a)罐壁右側(cè)與所述霧滴進(jìn)管(6)進(jìn)液端的連接口，從而吹到該霧滴進(jìn)管(6)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波演示方法，其特征在于:所述超聲霧化組件(7)霧化的液體為水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波演示方法，其特征在于:所述圓筒(I)下方通過(guò)收集管連接有一個(gè)液體收集罐(10)，該液體收集罐用于收集圓筒(I)內(nèi)腔中的液體，且收集管上串聯(lián)有閥門(mén)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波演示方法，其特征在于:所述聲波發(fā)生裝置(4)采用喇叭。
【文檔編號(hào)】G09B23/14GK106023744SQ201610541455
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】龔恒翔, 梁霄
【申請(qǐng)人】重慶理工大學(xué)