專利名稱：一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教育實(shí)驗(yàn)用品技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多普勒效應(yīng)是眾多領(lǐng)域?qū)W者必須研究的課題，通過實(shí)驗(yàn)儀器將多普勒效應(yīng)直觀地演示，對(duì)于初步認(rèn)識(shí)多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)者來(lái)說，是非常有必要和有效的。現(xiàn)有的演示多普勒效應(yīng)的方法，是通過在液體表面上移動(dòng)振源，觀察液面上水波波長(zhǎng)的變化進(jìn)行演示。然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空間大多有限，所以盛放液體的容器較小，往往 振源可移動(dòng)距離很有限，導(dǎo)致多普勒現(xiàn)象非常短暫，不能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，觀察難度較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中多普勒效應(yīng)演示不能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的問題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括第一池、第二池、泵、管、槽和振源；所述管連通所述第一池和所述第二池；所述槽連通所述第一池和所述第二池，所述振源安裝于所述槽的上方；所述泵用于將所述第一池內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述管輸送到所述第二池，并使得所述第二池內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述槽持續(xù)流回所述第一池，所述液體物質(zhì)在所述槽內(nèi)形成處于所述振源下方的液面。其中，還包括多孔板，所述多孔板位于所述第二池內(nèi)的管的出液口以上、液面以下。一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括如前所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和控制設(shè)備；所述控制設(shè)備包括控制電路、控制面板和光源；所述控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，所述控制面板包括第一控制面板和第二控制面板；所述第一控制電路，用于產(chǎn)生使所述振源振動(dòng)的波形信號(hào)，與所述第一控制面板電性連接，所述第一控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述振源振動(dòng)頻率的第一按鈕和一路以上波形信號(hào)輸出端，所述振源電性連接至所述波形信號(hào)輸出端。其中，所述振源固定連接于可上下調(diào)節(jié)的懸臂上，所述懸臂固定連接于所述槽。其中，所述槽的底部設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的刻度尺。其中，所述第二控制電路和所述光源均與所述第二控制面板電性連接，所述第二控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)光源閃動(dòng)頻率的第二按鈕；所述光源置于所述多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的槽的下方，所述光源和所述槽之間還設(shè)有第一曲面透鏡和/或螺紋透鏡。其中，還包括投影設(shè)備，所述投影設(shè)備位于所述槽的上方，用于將所述槽的液面的波動(dòng)影像投射到幕布或墻壁上。可見，本實(shí)用新型至少具有如下的有益效果I、本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，利用泵將第一池內(nèi)的液體物質(zhì)持續(xù)抽送至第二池，再將第一池和第二池通過連通，在槽內(nèi)形成持續(xù)的液體流動(dòng)，振源與所述槽保持相對(duì)靜止，因此形成了振源與流動(dòng)液體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只要泵運(yùn)轉(zhuǎn)，則液體物質(zhì)會(huì)持續(xù)在第一池和第二池循環(huán)流動(dòng)，振源振動(dòng)時(shí)，就會(huì)持續(xù)出現(xiàn)多普勒效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了有限空間內(nèi)，多普勒現(xiàn)象的持續(xù)演示；2、本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過第一控制電路和第一控制面板對(duì)所述振源的振動(dòng)頻率進(jìn)行定量控制，為定量研究多普勒效應(yīng)提供了重要參數(shù)。
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)的控制設(shè)備的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制面板的一種實(shí)施方式的示意圖；圖5為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的懸臂和振源的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型提出了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置1，參見圖1，包括第一池11、第二池12、泵13、管14、槽15和振源16 (圖中未示出)。其中，所述管14連通所述第一池11和所述第二池12，所述槽15連通所述第一池11和所述第二池12，所述振源16安裝于所述槽15的上方。所述泵13用于將所述第一池11內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述管14輸送到所述第二池12，并使得所述第二池12內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述槽15持續(xù)流回所述第一池11，所述液體物質(zhì)在所述槽15內(nèi)形成處于所述振源16下方的液面。[0030]在實(shí)際操作時(shí)，所述第一池11和所述第二池12均盛放有液體物質(zhì)，所述泵13置于第一池11內(nèi)，沉沒于所述液體物質(zhì)中，所述泵13的出液口與管14的一端固定連接，管14的另一端插入第二池12的液體物質(zhì)中。所述泵13運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將第一池11內(nèi)的液體持續(xù)通過管14輸送至第二池12。泵13是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來(lái)輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液體金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。對(duì)應(yīng)地，所述液體物質(zhì)為水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液體金屬等，或兩種以上液體純凈物的混合物，優(yōu)選地，作為一種可實(shí)施方式，可采用水，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)液體物質(zhì)做具體選擇，本實(shí)用新型不做限定。由于槽15將第一池11和第二池12連通，構(gòu)成連通器結(jié)構(gòu)，根據(jù)連通器原理，當(dāng)泵13運(yùn)轉(zhuǎn)，第一池11內(nèi)的液體借助泵13的動(dòng)力將液體持續(xù)輸送至第二池時(shí)，會(huì)使得第二池 12內(nèi)的液體自動(dòng)從槽15流回第一池11，以此在槽15形成穩(wěn)定寬面的液體。振源16位于所述槽15液面上方，相對(duì)所述槽15靜止，當(dāng)所述槽15內(nèi)有持續(xù)流動(dòng)的液體時(shí)，振源16相對(duì)液體流產(chǎn)生了位移，當(dāng)振源16振動(dòng)時(shí)，多普勒效應(yīng)就發(fā)生了。為了防止管14出液口液體流出造成液面的波動(dòng)，影響振源16產(chǎn)生的波形的質(zhì)量，在本實(shí)施例中，多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置還包括多孔板17，所述多孔板17位于所述第二池12內(nèi)管14出液口以上、液面以下，優(yōu)選地，如圖I所示，可在第二池12內(nèi)液面以下幾厘米處加裝一塊與第二池12等面積的多孔板17。本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置1，實(shí)現(xiàn)了振源相對(duì)液體物質(zhì)的移動(dòng)，當(dāng)振源振動(dòng)時(shí)，形成的波形就會(huì)在液面上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，與在液面上移動(dòng)振源產(chǎn)生的現(xiàn)象等效，但克服了原有不能長(zhǎng)時(shí)間觀察的缺點(diǎn)。并可以通過控制泵的功率來(lái)調(diào)節(jié)液體流動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振源和液體物質(zhì)的相對(duì)速度進(jìn)行改變，更好地對(duì)多普勒現(xiàn)象進(jìn)行演示和研究。本實(shí)用新型還提供了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，參見圖2，包括多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝直I和控制設(shè)備2。其中，多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置I如前所述，包括第一池11、第二池12、泵13、管14、槽15和振源16，不再贅述。所述控制設(shè)備2包括控制電路、控制面板21和光源22 ;所述控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，所述控制面板21包括第一控制面板和第二控制面板；所述第一控制電路，用于產(chǎn)生使所述振源振動(dòng)的波形信號(hào)，與所述第一控制面板電性連接，所述第一控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述振源振動(dòng)頻率的第一按鈕和一路以上波形信號(hào)輸出端，所述振源16電性連接至所述波形信號(hào)輸出端。所述第二控制電路和所述光源均與所述第二控制面板電性連接，所述第二控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)光源閃動(dòng)頻率的第二按鈕。作為一種可實(shí)施方式，參見圖3，控制設(shè)備2包括控制電路、控制面板21、光源22和箱體23。控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，所述控制電路置于所述箱體內(nèi)部。控制面板21包括第一控制面板和第二控制面板，控制面板置于所述箱體一側(cè)面。第一控制電路與所述第一控制面板電性連接，第一控制面板上設(shè)有一路以上波形信號(hào)輸出端和振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)按鈕，振源電性連接至波形信號(hào)輸出端。第二控制電路和光源與第二控制面板電性連接，第二控制面板上設(shè)有光源閃動(dòng)頻率調(diào)節(jié)按鈕。參見圖4，圖4為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制面板的一種實(shí)施方式的示意圖。在本實(shí)施方式中，所述第一控制面板包括第一顯示器2101、第一粗調(diào)按鈕 2102、第一微調(diào)按鈕2103、振幅調(diào)節(jié)按鈕2104和兩路波形信號(hào)輸出端2105。第二控制面板包括第二顯示器2106、第二粗調(diào)按鈕2107和第二微調(diào)按鈕2108。第一控制電路能產(chǎn)生振源需要的正弦電信號(hào)，并能通過控制面板21第一粗調(diào)按鈕2102和第一微調(diào)按鈕2103進(jìn)行頻率粗調(diào)或微調(diào)，通過振幅調(diào)節(jié)按鈕2104進(jìn)行振幅調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)振源產(chǎn)生的波動(dòng)頻率和振幅(強(qiáng)弱)的調(diào)節(jié)。并能在控制面板21上的第一顯示器2101顯示振動(dòng)頻率，便于調(diào)節(jié)和定量計(jì)算。參見圖5，圖5為本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的懸臂和振源的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，所述振源16采用小型動(dòng)圈式電磁振動(dòng)頭，將其固定在可上下調(diào)節(jié)的懸臂24上，懸臂24通過角鐵241和螺絲242固定在水槽邊，可以手動(dòng)擰松螺絲242，實(shí)現(xiàn)懸臂24沿槽移動(dòng)，調(diào)整振源16的位置。振源16通過導(dǎo)線161連接到第一控制電路的波形信號(hào)輸出端2105。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，所述光源采用LED燈，對(duì)LED燈進(jìn)行通斷控制，從而實(shí)現(xiàn)燈的頻閃。對(duì)其頻率的控制主要通過第二控制電路的方波信號(hào)發(fā)生電路和控制面板21上的光源閃動(dòng)頻率粗調(diào)或微調(diào)旋鈕進(jìn)行，并能數(shù)碼顯示出LED燈的頻閃頻率，為了定量實(shí)驗(yàn)用，比如測(cè)量水波等液體的波速等，直觀，方便調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，所述光源22嵌入所述箱體23的頂部，為了防止LED燈的發(fā)熱導(dǎo)致高溫，在所述箱體側(cè)面和/或底部設(shè)有通風(fēng)孔和/或風(fēng)扇通風(fēng)，以便降溫。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，將光源22置于多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的槽的下方，光源22和槽15之間還設(shè)有第一曲面透鏡和/或螺紋透鏡，用以控制光的方向和強(qiáng)度，使其更適于觀察槽15內(nèi)液面的波動(dòng)情況。在本實(shí)施例中，槽15的底部設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的刻度尺，優(yōu)選地，為了能夠測(cè)量水波的波長(zhǎng)，在槽的下面、以振源的正下方為圓心固定一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的透明的毫米刻度尺18，如圖6所示，當(dāng)設(shè)有光源時(shí)，刻度尺18的旋轉(zhuǎn)中心還應(yīng)該與光源正對(duì)。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，所述多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括投影設(shè)備25，參見圖7所示，所述投影設(shè)備25位于所述槽15的上方，用于將所述槽15液面的波動(dòng)影像投射到幕布或墻壁上。優(yōu)選地，所述投影設(shè)備25包括第二曲面透鏡251和平面反光鏡252，可以上下調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)槽15中波動(dòng)影像的清晰顯示，LED光源的光通過第一曲面透鏡和螺紋透鏡照射到槽15的下方，同時(shí)為了方便觀察和使用，在槽15的上方加裝一個(gè)可以上下調(diào)節(jié)的第二曲面透鏡251和平面反光鏡252，將波動(dòng)影像投射到幕布或墻壁上，提高了教學(xué)活動(dòng)過程中的可看性和實(shí)用性。本實(shí)用新型的一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置、系統(tǒng)，針對(duì)無(wú)法連續(xù)看到穩(wěn)定的多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)上采用“液體動(dòng)振源不動(dòng)”的方案，克服了原來(lái)因振源移動(dòng)空間有限，而無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間觀察多普勒效應(yīng)的問題。采用本實(shí)用新型提供的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和系統(tǒng)，除了能清楚地看到多普勒效應(yīng)之外，還能結(jié)合振源振動(dòng)的頻率和波動(dòng)的波長(zhǎng)測(cè)量出波在液體中的傳播速度，然后通過隨液體流移動(dòng)的漂浮物的頻閃照片，結(jié)合與水槽下面的刻度尺的刻度顯示，可獲得水流速度，或者通過其他方式獲得水流速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水波多普勒效應(yīng)的定量研究。當(dāng)液體物質(zhì)為水時(shí)，還可通過調(diào)換槽上的振源，將單振頭改成雙振頭便可進(jìn)行水波的干涉實(shí)驗(yàn)。當(dāng)關(guān)閉泵，水流不動(dòng)時(shí)，通過單振頭(或線振頭)實(shí)現(xiàn)水波的衍射實(shí)驗(yàn)。還能通過在連接里墊入玻璃等介質(zhì)，產(chǎn)生深水區(qū)和淺水區(qū)，可做水波的折射實(shí)驗(yàn)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括第一池、第二池、泵、管、槽和振源； 所述管連通所述第一池和所述第二池； 所述槽連通所述第一池和所述第二池，所述振源安裝于所述槽的上方； 所述泵用于將所述第一池內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述管輸送到所述第二池，并使得所述第二池內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述槽持續(xù)流回所述第一池，所述液體物質(zhì)在所述槽內(nèi)形成處于所述振源下方的液面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括多孔板，所述多孔板位于所述第二池內(nèi)的管的出液口以上、液面以下。
3.一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求I或2所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和控制設(shè)備； 所述控制設(shè)備包括控制電路、控制面板和光源； 所述控制電路包括第一控制電路和第二控制電路，所述控制面板包括第一控制面板和第二控制面板； 所述第一控制電路，用于產(chǎn)生使所述振源振動(dòng)的波形信號(hào)，與所述第一控制面板電性連接，所述第一控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述振源振動(dòng)頻率的第一按鈕和一路以上波形信號(hào)輸出端，所述振源電性連接至所述波形信號(hào)輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述振源固定連接于可上下調(diào)節(jié)的懸臂上，所述懸臂固定連接于所述槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述槽的底部設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的刻度尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制電路和所述光源均與所述第二控制面板電性連接，所述第二控制面板上設(shè)有用于調(diào)節(jié)光源閃動(dòng)頻率的第二按鈕； 所述光源置于所述多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的槽的下方，所述光源和所述槽之間還設(shè)有第一曲面透鏡和/或螺紋透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括投影設(shè)備，所述投影設(shè)備位于所述槽的上方，用于將所述槽的液面的波動(dòng)影像投射到幕布或墻壁上。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，包括第一池、第二池、泵、管、槽、振源和液體物質(zhì)。本實(shí)用新型還提供了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和控制設(shè)備；所述控制設(shè)備包括控制電路、控制面板、光源和箱體。本實(shí)用新型還提供了一種多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法，采用所述的多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括以下步驟將所述第一池內(nèi)的液體物質(zhì)持續(xù)通過管輸送至所述第二池，使得第二池內(nèi)的液體物質(zhì)通過所述槽持續(xù)流回第一池，以在所述槽內(nèi)形成液體的持續(xù)流動(dòng)；振源振動(dòng)觸碰槽內(nèi)的持續(xù)流動(dòng)液體的液面；獲取所述振源上游的波長(zhǎng)和振源下游的波長(zhǎng)。該裝置、系統(tǒng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)演示多普勒效應(yīng)。
文檔編號(hào)G09B23/12GK202677675SQ20122020541
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉杰 申請(qǐng)人:劉杰