[其他]聲頻多普勒效應演示儀

無效

• 申請號: 87211594
• 申請日: 1987-08-03
• 公開（公告）號: CN87211594U
• 公開（公告）日: 1988-06-08
• 發明（設計）人: 張云清;丁宗茂
• 申請（專利權）人: 貴州師范大學
• 主分類號: G09B23/14
• 分類號: G09B23/14
• 代理公司: 貴州省專利服務中心
• 代理人: 劉建民

本實用新型屬于教學用的演示儀器，具體地說，是將音頻通過擺動產生時高時低的聲音（即多普勒效應）的一種演示裝置。

原有的聲頻多普勒效應演示裝置如圖1所示，整機包括有揚聲器1、平衡錘2、橫桿3、音頻訊號發生器4、電動機5、調壓變壓器6和滑環接線盤7組成。其存在以下不足：

1.體積大，重量約100多公斤，使用不方便；

2.造價高，整機價格在1000元以上；

3.使用不安全，由于在演示過程中，揚聲器高速轉動，如稍有松動，便會飛出傷人。

本實用新型的目的正是為了克服以上不足，音頻振蕩器采用直流晶體管電路，改變了原有轉動結構，用簡單的橫、縱向擺動實現了原有演示裝置的功效。

實現本實用新型的方案如圖2所示，音頻振蕩器由晶體管BG₁和BG₂組成直放式音頻振蕩器加一級電壓放大和一級推挽功效放大構成，將其裝于手柄4內，并且用一按鍵開關3控制。揚聲器裝于助音箱1內，手柄和助音箱用一組彈性搖臂2連接。彈性搖臂2最好選用彈簧鋼絲制成，這樣，它即當作搖臂2，又可當作手柄4與助音箱的連接導線。

本實用新型的演示方便非常簡單，只要握著手柄，同時按下電源開關即發出固定聲頻。當助音箱面向觀察者不動時，只能聽到固定的音調，當助音箱迎著觀察者前后快速搖動時，便會聽到時高時低的聲音，此即縱向的多普勒效應。當助音箱垂直于觀察者左右搖動時，還可演示橫向的多普勒效應。

助音箱快速擺動的方法有兩種：

1.用于手握著手柄，迎著觀察者快速來回擺動。此時，如果搖臂2長為1米，即R＝1m，擺動速度為每秒鐘26次，則n＝26次／秒，可得最大聲源振動速率為：υ_M＝RW＝R (2πn)/60 次／分＝R2πn次／秒＝1×2π×26＝16.33米／秒。按多普勒效應表達式得最大的頻率變動為：

f_M＝f_o( (V)/(V_FV_M) )

υ＝340m／S為空氣中室溫的聲速。

f_O－為儀器的發聲頻率為1000HZ

則：f_M＝1000（ 340/(340－16.3) ）＝1100HZ

同理得：f_S＝1000（ 340/(340＋16.3) ）＝1000HZ

Af＝f_M－f_S＝100HZ

故頻率變化較大，從而引起的音調變化也較明顯。

2????可將本演示儀固定在手搖轉臺上轉動每秒鐘可轉動3次，則最大速率為：

υ_M＝R2πn＝0.3×2×3.14×3＝2.5米／秒。

由于采用本實用新型的結構，整機重量儀為老式演示儀千分之一，造價僅為幾十元。在演示過程中，搖動速度的大小和方向可由操作者方便掌握，可邊講邊演示，真可謂方便自如，并且可達到原演示裝置的功效。