超聲光柵儀的製作方法

2023-05-29 11:24:56

專利名稱：超聲光柵儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於教學實驗儀器技術領域，尤其涉及一種可以測定聲波在液體中的傳播速度的實驗儀器。
背景技術：
在物理實驗教學中會涉及到聲速的測量，液體中聲速的測量常採用超聲光柵儀進行測量。超聲光柵儀可以通過聲光效應測定液體中的聲速，其原理是光波在介質中傳播時被超聲波衍射，利用測量衍射條紋的間隔實現測量聲音在液體中的速度。專利號為02260193. 7、發明名稱為超聲光柵聲速儀的中國實用新型專利公開了一種超聲光柵聲速儀，其包括由光學玻璃製作的透明液槽，液槽上設有一塑料蓋板，蓋板上設置信號輸入端，在液槽內插設有一金屬鋁板，金屬鋁板上固定有一鋯鈦酸鉛陶瓷共振片，共振片置於液槽內並與信號輸入端電連接，該儀器用於測定超聲波在液體中的傳播速度。由·完畢後通常要將壓電陶瓷片從液槽中取出，分開放置，當進行實驗時再將壓電陶瓷片重新放入液槽中，在放置時若操作不當易使壓電陶瓷片不能和液槽壁面平行放置，而導致超聲光柵性能下降。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構簡單、設計合理、性能好的超聲光柵儀。為了實現上述目的，本實用新型採取如下的技術解決方案—種超聲光柵儀，包括超聲信號源、與超聲信號源連接的信號輸入接口、液體槽、蓋板、金屬鋁板、安裝在金屬鋁板上的壓電陶瓷片、連接壓電陶瓷片和信號輸入接口的導線；該液體槽由一側面為敞開的玻璃池和金屬鋁板構成，金屬鋁板通過限位安裝部設置於玻璃池的敞開面處、與玻璃池共同組成一頂部開口的槽體，壓電陶瓷片設置於金屬鋁板內壁上，且平行於與其相對的玻璃池側壁，蓋板設置於所述玻璃池頂部。本實用新型的信號輸入接口設置於所述金屬鋁板上。本實用新型的限位安裝部為設置於所述玻璃池底壁上的用於安裝所述金屬鋁板的安裝凹槽。在本實用新型的玻璃池的與所述金屬鋁板相對的側壁上部設置有用於固定所述玻璃蓋板的蓋板插槽，所述玻璃蓋板的端部可插設於所述蓋板插槽中。由以上可知，本實用新型將安裝有壓電陶瓷片的金屬鋁板作為玻璃池的一個側壁，金屬鋁板與玻璃池的其它池壁共同組成一個池體，設置於玻璃池底壁或側壁上的限位安裝部對金屬鋁板的限位作用保證了設置於金屬鋁板上壓電陶瓷片位置的穩定性，從而可以提聞超聲光棚的性能。

[0011]圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖I的左視圖；圖3為圖I的俯視圖。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明。
具體實施方式
用超聲光柵儀測量液體中聲音的速度時，一般採用壓電陶瓷片作為振動媒介，壓電陶瓷片在高頻信號源所產生的交變電場的作用下可發生周期性的壓縮和伸長振動，在液體中形成超聲波。當超聲波在液體中傳播時，聲壓使液體分子做周期性變化，液體的 局部就會產生周期性的膨脹與壓縮，使得液體的密度在波的傳播方向上形成周期性分布，促使液體的折射率也相應的做周期性的變化，從而形成疏密波。此時若有平行光沿垂直於超聲波傳播方向通過液體時，平行光就會被衍射。通過測量衍射光譜的條紋間距，根據公式就可計算出聲波在液體中傳播的速度。如圖I、圖2及圖3所示，本實用新型的超聲光柵儀包括超聲信號源(未圖示)、玻璃池I、玻璃蓋板2、金屬鋁板3、壓電陶瓷片4、信號輸入接口 5、導線6。本實用新型的液體槽為由光學玻璃製成的上端開口的玻璃池1，玻璃池I的一側面為敞開，在玻璃池I底壁上加工有一安裝凹槽a，該安裝凹槽a用於安裝金屬鋁板3，金屬鋁板3通過安裝凹槽a安裝於玻璃池I敞開的側面位置，其與玻璃池I的其它池壁共同形成一可盛裝液體的槽體。類似安裝凹槽a結構的卡槽不僅可以固定金屬招板3,同時對金屬鋁板3的放置起限位作用。起限位安裝作用的卡槽不僅可以設置在玻璃池底壁上，也可以平行於玻璃池側壁對應設置在金屬鋁板3兩側的玻璃池側壁上。玻璃蓋板2設置在玻璃池I頂部，可封閉玻璃池I頂部的開口，用於防止雜質進入液體中而導致透光性下降，而且還可以在實驗過程中防止液體灑出而汙染實驗臺。在金屬鋁板3與玻璃池I接觸的地方可以設置密封條。壓電陶瓷片4鑲嵌設置於金屬鋁板3的內壁上，且可浸泡於玻璃池I內盛裝的液體中，壓電陶瓷片4平行於與其相對的玻璃池側壁設置，由於金屬鋁板3是通過卡槽(限位安裝部)安裝固定在玻璃池上，通過卡槽限位可以避免實驗過程中操作不當從而不能使壓電陶瓷片4和玻璃池I壁面平行放置而影響超聲光柵性能的情況發生。在金屬鋁板3的上部設置有一對穿過金屬鋁板3的信號輸入接口 5，信號輸入接口 5的一端與外部的超聲信號源相連、另一端通過導線6與壓電陶瓷片4相連，壓電陶瓷片4與輸入的超聲信號產生共振，在玻璃池內液體中傳輸出超聲波，超聲波經玻璃池側壁反射產生反射波。作為優選的方案,在玻璃池I的與金屬招板3相對的側壁上加工有用於固定玻璃蓋板2的蓋板插槽(未標號),玻璃蓋板2的端部可插設於該蓋板插槽中從而固定玻璃蓋板2。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍之中。
權利要求1.一種超聲光柵儀，包括超聲信號源、與所述超聲信號源連接的信號輸入接口、液體槽、蓋板、金屬鋁板、安裝在所述金屬鋁板上的壓電陶瓷片、連接所述壓電陶瓷片和所述信號輸入接口的導線； 其特徵在於 所述液體槽由一側面為敞開的玻璃池和金屬鋁板構成，所述金屬鋁板通過限位安裝部設置於所述玻璃池的敞開面處、與所述玻璃池共同組成一頂部開口的槽體，所述壓電陶瓷片設置於所述金屬鋁板內壁上，且平行於與其相對的玻璃池側壁，所述蓋板設置於所述玻璃池頂部。
2.如權利要求I所述的超聲光柵儀，其特徵在於所述信號輸入接口設置於所述金屬鋁板上。
3.如權利要求I所述的超聲光柵儀，其特徵在於所述限位安裝部為設置於所述玻璃池底壁上的用於安裝所述金屬鋁板的安裝凹槽。
4.如權利要求I或3所述的超聲光柵儀，其特徵在於在所述玻璃池的與所述金屬鋁板相對的側壁上部設置有用於固定所述玻璃蓋板的蓋板插槽，所述玻璃蓋板的端部可插設於所述蓋板插槽中。
專利摘要一種超聲光柵儀，包括超聲信號源、與超聲信號源連接的信號輸入接口、液體槽、蓋板、金屬鋁板、安裝在金屬鋁板上的壓電陶瓷片、連接壓電陶瓷片和信號輸入接口的導線；該液體槽由一側面為敞開的玻璃池和金屬鋁板構成，金屬鋁板通過限位安裝部設置於玻璃池的敞開面處、與玻璃池共同組成一頂部開口的槽體，壓電陶瓷片設置於金屬鋁板內壁上，且平行於與其相對的玻璃池側壁，蓋板設置於所述玻璃池頂部。本實用新型可以保證壓電陶瓷片安裝位置的準確性，從而可以提高超聲光柵的性能。
文檔編號G01H5/00GK202720044SQ20122037173
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者馬紅玉, 韓一平, 李平舟 申請人:西安電子科技大學