用于演示和测量液体表面波动特性实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型旨在提供一种用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其不但操作简单可靠，成本低而且测量精度高。其包括：箱体、设置在箱体内部的玻璃槽、设置在玻璃槽上方的投射灯和振动组件，箱体侧面开设观察窗口；还包括：U型支架和微动装置，U型支架的第一自由端设置在玻璃槽上方，该第一自由端上设有激光发射器和激光接收器，U型支架的第二自由端伸入到箱体内部并且设置在玻璃槽的下方，该第二自由端上设有两个可调反射镜；微动装置包括：支架、螺杆和套设在螺杆上的鼓轮，微动装置通过支架与箱体连接，螺杆与U型支架连接，通过转动鼓轮能够使U型支架沿箱体一侧位移。
【专利说明】用于演示和测量液体表面波动特性实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于测试液体表面波动特性实验装置的改进，特别涉及一种用于演示并测量液体表面波动特性的实验装置。
【背景技术】
[0002]现有的用于演示液体表面波动特性实验装置大多包括有:实验箱体，设置在箱体内部、用于放置液体的玻璃槽，设置在玻璃槽上方的投射灯和振动组件，该振动组件通过电机控制按一定频率产生振动，从而使玻璃槽中的液体，例如水产生波纹，调节投射灯的照射角度，使得水波产生频闪效果。通过箱体侧面开设的窗口上的毛玻璃观察水波特性。该种实验装置只能实现液体波纹特性的演示功能，不能对液体产生的波纹特性参数进行实时测量。虽然已有个别装置可以完成测量工作，但是仅局限于某一种物理量的研宄，且测量时方法单一，独立使用光学、电学、或机械手段，存在较大的系统误差。
实用新型内容
[0003]针对现有技术中的不足，本实用新型旨在提供一种专用于演示和测量液体表面波动特性的实验装置，其不但操作简单可靠，成本低而且测量精度高。
[0004]为了解决上述问题，该种用于演示和测量液体表面波动特性实验装置包括:箱体、设置在箱体内部的玻璃槽、设置在玻璃槽上方的投射灯和振动组件，箱体侧面开设观察窗口 ；还包括:u型支架和微动装置，U型支架的第一自由端设置在玻璃槽上方，该第一自由端上设有激光发射器和激光接收器，U型支架的第二自由端伸入到箱体内部并且设置在玻璃槽的下方，该第二自由端上设有两个可调反射镜；微动装置包括:支架、螺杆和套设在螺杆上的鼓轮，微动装置通过支架与箱体连接，螺杆与U型支架连接，通过转动鼓轮能够使U型支架沿箱体一侧位移。
[0005]优选地，所述激光发射器和激光接收器分别设置在所述第一自由端的两端；所述两个可调反射镜分别设置在所述第二自由端的两端。
[0006]优选地，所述微动装置还包括:方芯、导轨、连接杆和螺杆套；所述螺杆穿过导轨与方芯连接，方芯与所述U型支架的中间臂连接；所述支架通过连接杆与箱体连接；螺杆套套设在螺杆上。
[0007]优选地，所述振动组件包括控制单元和振动单元，控制单元驱动振动单元按一定频率振动，该振动单元为线圈和振子，或者该振动单元为扬声器和振子。
[0008]优选地，所述玻璃槽的下方设有滑轨，所述第二自由端设置在该滑轨上。
[0009]优选地，所述箱体的侧面设有固定支架，用于固定电荷耦合器件，该固定支架与所述观察窗口相对。
[0010]本实用新型的有益效果是:本实用新型的优点在于:1.集成度高便于安放和移动，且可实现演示及测量两种功用；2.使用和操作方法多样，综合运用光、电和机械三种手段，使演示现象更明显，测量结果更精确；3.增加了 CCD采集显示和自动计数装置，可彻底改变传统的在毛玻璃上人为肉眼数吞吐干涉条纹的弊端。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的实验装置的立体结构示意图；
[0012]图2为本实用新型的实验装置的又一立体结构示意图；
[0013]图3为本实用新型的微动装置的结构示意图；
[0014]图4为本实用新型的微动装置的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型做进一步地说明。
[0016]结合图1和图2，该种用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，包括:箱体1、设置在箱体内部的带有水平仪的玻璃槽2、设置在玻璃槽上方的投射灯3和振动组件4，箱体侧面开设观察窗口 11，观测窗口上设有毛玻璃，用于观测玻璃槽中的水波波纹。该实验箱还包括:U型支架5和微动装置6。
[0017]U型支架5包括有第一自由端、第二自由端以及连接两个自由端的中间臂。其第一自由端设置在玻璃槽2上方，该第一自由端的两端分别设有激光发射器51和激光接收器52，U型支架5的第二自由端穿过箱体I底部开设的孔伸入到箱体内部，并且该自由端设置在玻璃槽2的下方，该第二自由端的两端分别设有两个可调反射镜53，使得反射镜能够通过玻璃槽反射穿过液体的光。
[0018]结合图1至图4，该微动装置6包括支架61、螺杆62、套设在螺杆62上的鼓轮63，方芯64、导轨65、连接杆66和螺杆套67。螺杆62穿过导轨65与方芯64连接，方芯64与所述U型支架5的中间臂连接。支架61通过两根连接杆66与箱体I固定连接，螺杆套67套设在螺杆上。通过转动鼓轮63能够使U型支架5沿箱体一侧位移。
[0019]如图1和图2所示，所述振动组件4包括控制单元和振动单元，控制单元包括控制器和驱动电路，该控制单元可以集成在箱体内部并驱动振动单元按一定频率振动，当进行演示实验时，该振动单元可以为线圈和振子，当进行测量实验时，该振动单元可以为扬声器和振子。
[0020]优选地，该玻璃槽2的下方还设有滑轨54，所述第二自由端设置在该滑轨上，便于其稳定移动。所述箱体I的侧面设有固定支架7，用于固定电荷耦合器件(CCD，charge-coupled device)，该固定支架7与所述观察窗口 11相对。该电荷親合器件可以与处理器连接，该电荷耦合器件用于采集液体干涉条纹，并将干涉条纹信息发送至处理器，该处理器用于分析该信息，并且可将该信息进行存储和/或显示。
[0021]进行演示实验时。调整微动装置上的鼓轮，使U型支架退出箱体外，添加适量实验液体，这里优选为水，放置于玻璃槽内，由箱体侧面插入反光镜，交流电源插入电源，相应的控制器控制驱动电路输出可调频率的信号，通过分流，一路连接线圈，产生磁场，驱动振子振动，一路连接示波器，显示输出频率，调节投射灯照射角度，由电路控制带动线圈和振子按预设频率旋转制造频闪效果，利用视觉暂留原理使实验现象稳定便于观察，投影通过反射镜反射，由CCD摄像头接收，经过数据采集卡处理即可在计算机屏幕上观察到明显实验现象。
[0022]进行测量时，不放入斜插反射镜，旋转微动装置的鼓轮使支架进入箱体直至上端激光发射器51对准靠近振源某一位置，添加适量待测液体置于液体槽内，交流电源插入电源，驱动电路输出可调频率的信号，通过分流一路控制扬声器带动振子作该频率振动，一路输出到示波器上作为输出频率显示，激光发射器51射出激光，穿过液体表面时发生折射，通过U型支架底端两个可调反射镜53通过光杠杆远离增大光斑运动幅度，支架上端的激光接收器52将光信号转换为电信号，输出到示波器上显示，所得电信号脉冲频率即为液体表面波振动频率，旋转鼓轮使支架向箱体外侧缓慢移动，直至测得电脉冲前一个上升(下降)沿移动到下一个脉冲的上升(下降)沿，则根据微动装置测得的位移即液体表面波的波长，通过波长还可计算出该液体的表面张力系数。
[0023]需要注意的是，【具体实施方式】仅仅是对本实用新型技术方案的解释和说明，不应将其理解为对本实用新型技术方案的限定，任何采用本实用新型的技术方案而仅作局部改变的，仍应落入本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，包括:箱体(1)、设置在箱体内部的玻璃槽(2)、设置在玻璃槽上方的投射灯(3)和振动组件(4)，箱体侧面开设观察窗口(11);其特征在于还包括:U型支架(5)和微动装置(6)， U型支架(5)的第一自由端设置在玻璃槽(2)上方，该第一自由端上设有激光发射器(51)和激光接收器(52)，U型支架(5)的第二自由端伸入到箱体内部并且设置在玻璃槽(2)的下方，该第二自由端上设有两个可调反射镜(53); 微动装置(6)包括:支架￠1)、螺杆￠2)和套设在螺杆￠2)上的鼓轮(63)，微动装置(6)通过支架￠1)与箱体(1)连接，螺杆￠2)与U型支架(5)连接，通过转动鼓轮￠3)能够使U型支架(5)沿箱体一侧位移。
2.根据权利要求1所述的用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其特征在于:所述激光发射器(51)和激光接收器(52)分别设置在所述第一自由端的两端；所述两个可调反射镜(53)分别设置在所述第二自由端的两端。
3.根据权利要求1所述的用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其特征在于:所述微动装置(6)还包括:方芯(64)、导轨(65)、连接杆￠6)和螺杆套￠7);所述螺杆(62)穿过导轨(65)与方芯(64)连接，方芯(64)与所述U型支架(5)的中间臂连接；所述支架￠1)通过连接杆￠6)与箱体(1)连接；螺杆套￠7)套设在螺杆上。
4.根据权利要求1所述的用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其特征在于:所述振动组件(4)包括控制单元和振动单元，控制单元驱动振动单元按一定频率振动，该振动单元为线圈和振子，或者该振动单元为扬声器和振子。
5.根据权利要求1所述的用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其特征在于:所述玻璃槽(2)的下方设有滑轨(54)，所述第二自由端设置在该滑轨上。
6.根据权利要求1所述的用于演示和测量液体表面波动特性实验装置，其特征在于:所述箱体(1)的侧面设有固定支架(7)，用于固定电荷耦合器件，该固定支架(7)与所述观察窗口(11)相对。
【文档编号】G01N13/02GK204166763SQ201420638419
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】杨蕊, 季诚响, 邵秋峰, 孙毅, 石文朋, 广昊, 宋仲康, 陈鑫, 高东海 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院