便携式声音特性综合演示箱

1.本实用新型属于教学仪器领域，涉及音频振动特性的实验装置。


背景技术：

2.声音是一种人能听到的机械振动。机械振动是周期性变化的力学现象，在固体、液体、气体中有各种表现形式。在空气中表现为气压的不均匀性，可以造成克服重力的声悬浮现象；在液体和固体中能够看到声音的驻波图形；当周期性振动作用于非线性流体，如非牛顿流体，流体会表现出各种不规则振动；当周期性振动作用于固体粉末时，也会表现出来克服重力的输运现象。以上这些现象都利用视觉来看到的，这种能看到声音效果的实验装置目前有很多，例如还有：可视的声音实验、锣戏实验、气泡下沉等。但是，目前还没有一个综合表现以上现象的实验装置。


技术实现要素：

3.为了让声音的各种视觉效果能方便地用一套实验装置展示出来，本实用新型提供一种能够演示多种声音的视觉效果的综合演示装置。
4.为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：
5.便携式声音特性综合演示箱，包括手提箱，纸盆喇叭，所述喇叭安装在所述手提箱内，当手提箱打开时，该喇叭的喇叭口露出；所述手提箱内还配放有声悬浮管、声悬浮筒、可视声音反射膜及激光笔、锣戏平台及振动玩偶、非牛顿流体容器、疏水薄膜容器、大头钉玩偶及磁铁盘、来查第板；所述喇叭的喇叭口四周设安装孔；所述声悬浮管由与所述安装孔配合的管座和竖直的内径1-4厘米、长度与所述手提箱内部长度一致的透明圆管构成；所述声悬浮筒由与所述安装孔配合的筒座和竖直的内径小于所述喇叭的口径、长度10-20厘米的透明圆筒构成，且该圆筒两端设网堵，内部盛放一组轻质颗粒；所述可视声音反射膜及激光笔包括与所述安装孔配合的中空台座和蒙在该中空台座上的反射膜，以及激光笔、万向轴，且所述激光笔安装在所述万向轴的轴头上，所述万向轴当所述手提箱打开时可插放在所述喇叭旁边；所述锣戏平台及振动玩偶包括所述中空台座和可安装在该中空台座上的平板，以及底部设竖直鬃毛的玩偶；所述非牛顿流体容器为由所述中空台座和与所述喇叭的纸盆贴合的薄膜构成的容器；所述疏水薄膜容器为由所述中空台座和蒙在该中空台座下的疏水薄膜构成的容器；所述大头钉玩偶及磁铁盘包括由大头钉和轻质材料制作的玩偶，以及可放置在所述喇叭下面、磁化方向与喇叭轴线一致的圆片形磁铁；所述来查第板为一块可放置在所述手提箱内的、重心处固定一个支柱且该支柱另一端设有吸盘的轻质薄金属板；所述手提箱内还设置有多输入口音频功率放大器、与所述放大器输入连接的多接口音频接收器、与所述放大器输入连接的正弦波发生器、与所述放大器输入连接的外接插口，以及所述放大器与所述喇叭连接的连接线和插接口；所述手提箱内还有为所述放大器、音频接收器、正弦波发生器提供电源的电源模块，以及与市电连接的电线。
6.所述手提箱中放置三个所述喇叭，分别是响应高频、中频、低频的喇叭，且每一个
喇叭设一个所述插接口。
7.本实用新型通过简单地组装，搭接，可以很方便地演示声悬浮现象、看到声音振动轨迹的可视声音实验、克拉尼图形、粉末输运、物体振动、非牛顿流体造型、水面驻波等。装置演示的现象具有很强的趣味性，不仅适用于课堂的演示实验，更适用于吸引眼球的科普活动中。并且采用手提箱设计，方便携带。
附图说明
8.图1是本实用新型便携式声音特性综合演示箱的优选实施例的外形图；
9.图2是图1所示优选实施例的工具箱打开后的结构示意图；
10.图3是图1所示优选实施例中的声悬浮管配件的结构示意图；
11.图4是图1所示优选实施例中的声悬浮筒配件的结构示意图；
12.图5是图1所示优选实施例中的非牛顿流体容器配件的结构示意图；
13.图6是图1所示优选实施例中的可视声音反射膜配件的结构示意图；
14.图7是图1所示优选实施例中的可视声音反射膜配件在使用时的结构示意图；
15.图8是图1所示优选实施例中的来查第板配件的结构示意图。
16.图中：1、喇叭，2、喇叭面板，3、安装孔，4、插接口，5、激光头插座，6、音频源模块，7、正弦波发生器模块，8、音频放大器模块，9、电源模块，10、配件仓盖板。11、配件仓，12、透明圆管，13、香蕉插头，14、管座，15、筒座，16、透明圆筒，17、网堵，18、轻质颗粒，19、中空台座，20、薄膜，21、反射膜，22、激光笔，23、万向轴，24、激光光束，25、薄金属板，26、支柱，27、吸盘。
具体实施方式
17.本实用新型优选实施例采用便携工具箱作为仪器箱体，如图1所示。箱体中的一半作为喇叭面板2，其中安装三个分别响应低频、中频、高频的喇叭1，喇叭1采用纸盆喇叭，并且纸盆采用耐水材质，纸盆上面防尘罩采用内凹型，纸盆与固定边框的弹性折环采用橡胶材质。在喇叭面板2上面，每个喇叭1四周设置四个安装孔3；还设置有三个插接口4分别与每个喇叭1电连接。
18.箱体的另一半设置有音频源模块6、正弦波发生器模块7、音频放大器模块8、电源模块9、配件仓11。其中，音频源模块6采用插卡读卡板，可以fm收音、aux输入、蓝牙音频输入、插usb tf卡；正弦波发生器模块7可以产生10～10000hz的正弦波信号；音频放大器模块8有多路输入可以与音频源模块6、正弦波发生器模块7的输出连接，还可以接话筒，以及外接音频(aux输入)，其输出可以通过连接线和插接口4与喇叭1连接；电源模块9通过插座与市电连接，并且为音频源模块6、正弦波发生器模块7、音频放大器模块8提供相应电压的电源；配件仓11上面配有配件仓盖板10，其内部可放置声悬浮管、声悬浮筒、可视声音反射膜及激光笔、锣戏平台及振动玩偶、非牛顿流体容器、疏水薄膜容器、大头钉玩偶及磁铁盘、来查第板等配件，以及连接线和电源线，其中：
19.如图3所示，所述声悬浮管由管座14和竖直的内径1-4厘米的透明圆管12构成，透明圆管12的长度在所述工具箱容积允许的范围内尽量地长。透明圆管12采用玻璃管或亚克力管。在管座14的四个角设置有香蕉插头13，与喇叭1周围的四个安装孔3配合插入。声悬浮
管在演示时插放在低音频段的喇叭口上面，透明圆管12放入乒乓球或泡沫球，当有强劲的声音放出时，乒乓球或泡沫球会随着声音的强弱上下跳动。
20.如图4所示，所述声悬浮筒由筒座15和竖直的长度10-20厘米的透明圆筒16构成，透明圆筒16的内径要小于所述喇叭的口径，但尽量与喇叭的口径一致，且该圆筒两端设网堵17，内部盛放一组轻质颗粒18，如泡沫粒；在筒座15的四个角设置有香蕉插头13，与低音频段的喇叭1周围的四个安装孔3配合插入。声悬浮筒在演示时插放在低音频段的喇叭口上面，当有强劲的声音放出时，透明圆筒16中的轻质颗粒18会随着声音的强弱上下翻飞。
21.如图5所示，所述非牛顿流体容器为由中空台座19和与喇叭1的纸盆贴合的薄膜20构成的容器；中空台座19为较厚的方形亚克力板，在中间挖出与喇叭1口径一致圆孔；中空台座19的四个角设置有香蕉插头13，与中音频段或低音频段的喇叭1周围的四个安装孔3配合插入。非牛顿流体容器在演示时插放在中音频段或低音频段的喇叭口上面，在薄膜20构成的容器内倒入非牛顿流体，放出单一的正弦声波，调节频率、同时配合调节声强，非牛顿流体随着声音会变幻出随机的、难以置信的形状。
22.所述疏水薄膜容器为由所述中空台座19和蒙在构成该中空台座的所述亚克力板下表面的疏水薄膜构成的容器；在中空台座19的四个角设置有香蕉插头13，与中音频段或高音频段的喇叭1周围的四个安装孔3配合插入。疏水薄膜容器在演示时插放在中音频段或高音频段的喇叭口上面，在疏水薄膜上滴上水，形成水团，放出单一的正弦声波，声波推动疏水薄膜，水团会形成“花瓣”，调节频率，“花瓣”的形状也会变化。
23.如图6所示，所述可视声音反射膜及激光笔包括所述中空台座19和蒙在该中空台座上的反射膜21，以及激光笔22、万向轴23；在中空台座19的四个角设置有香蕉插头13，与低音频段或中音频段的喇叭1周围的四个安装孔3配合插入；激光笔22安装在万向轴23的轴头上，万向轴23可插装在所述喇叭面板2上的激光头插座5上。如图7所示，可视声音在演示时插放在低音频段的喇叭口上面，打开激光笔，让激光光束24照在反射膜21上，并反射到银幕或白墙上。当有声音放出时，声波推动反射膜21振动，使激光光束24在银幕或白墙上画出“声音的轨迹”。
24.所述锣戏平台及振动玩偶包括所述中空台座19和可安装在该中空台座上的平板，以及底部设竖直鬃毛的玩偶；在中空台座19的四个角设置有香蕉插头13，与喇叭1周围的四个安装孔3配合插入。锣戏在演示时插放在中音频段的喇叭口上面，所述平板上面放置玩偶，当有声音放出时，玩偶会在平台上面移动、旋转。
25.所述大头钉玩偶及磁铁盘包括由大头钉和轻质材料制作的玩偶，以及可放置在喇叭下面、磁化方向与喇叭轴线一致的强力圆片形磁铁。大头钉玩偶演示时，大头钉玩偶放在喇叭的纸盆中，可放一个或多个，圆片形磁铁放置在相应喇叭的下面，此时，大头钉玩偶会“立”在纸盆中(如果喇叭本身的磁铁可以让大头钉玩偶会“立”起来，也可以不用所述圆片形磁铁)，当有声音放出时，大头钉玩偶会在纸盆中随着声音跳动；当有多个大头钉玩偶时，还会组成对称的队形。
26.如图8所示，所述来查第板为一块轻质薄金属板25，在工具箱允许的情况下，尺寸尽量大，可以是正多边形，也可以是其它的对称形状或不规则形状，常备的形状有正三角形，正方形等，在金属板重心的位置固定一个支柱26，可以用卡扣形式，也可以用螺丝形式，要能拆卸，方便来查第板放入工具箱内；支柱26的另一端设有吸盘27，能够吸在喇叭1的纸
盆上面。来查第板演示时，通过吸盘21将来查第板立在喇叭的纸盆上，在薄金属板25上均匀撒上沙子，放出单一的正弦声波，声波推动薄金属板25振动，调节频率，当薄金属板25形成驻波时，其上的沙子显示出克拉尼图形；改变频率，当薄金属板25形成新的驻波时，克拉尼图形随之变化。
27.本实施例还可以演示出其它的振动视觉效果，如粉末输运：在喇叭1中加入少量淀粉等粉末状物质，当放出单一的正弦声波时，粉末会沿着喇叭纸盆的斜坡向上移动；再如气泡下沉：将盛有水的小瓶通过吸盘固定在喇叭纸盆中，放出单一的正弦声波，调节频率，水中的气泡有时会向下移动。
28.以上是本实用新型优选实施例的器件和相关实验介绍。根据以上器件和原理，可以组合出更多的声音特性视觉效果。