音叉振动的研究

一、问题的提出众所周知,在耳朵近旁将一只振动着的音叉绕其对称轴旋转一周,听到的音响增强和减弱各四次.实验表明,音响出现极大的四个方向在图1所示的±x和±y方向,图中虚线表示的四个方向音响则出现极小.实验还表明,音响出现增强减弱的次数和方向与音叉的频率无关.     

相位差法测受迫振动的阻尼系数

利用音叉在受迫阻尼振动中速度与驱动力之间的相位差测定了阻尼系数.该方法在系统的稳定状态下读数,克服了通常所用的振幅衰减方法中的不稳定性,可降低人为因素给测量带来的误差.     

弦线与音叉垂直情况下弦振动的研究

如图1所示，当音叉的位置由图la变为图fo时，则弦线驻波的波腹数减少为原来（偶数）的一半，此现象有的称为二分频现象．对此现象现已有文章‘’‘通过建立物理模型解数理方程的方法得出某些具体结果，但在教学中更希望能从基本物理规律出发对此现象做出解释．本文就此试研究如下．一、基本分析由振动和波动理论可知，要使图1装置形成稳定的驻波须有两个条件，一为弦线长度为半波长的整数倍，一为音叉给予弦线一合拍作用力对弦线总是做正功．设弦线上激发某一频率的驻波，若无能量损耗，则不需外力作用，弦线的运动状态就会一直维持下去．此…     

关于音叉弦振动的讨论

在大学物理教材中［１］［２］［３］常用音叉弦振动来描述驻波现象，并都认为驻波的形成原因是入射波（由音叉带动弦振动所引起的波）与反射波的干涉结果。这种解释实际上是欠妥当的。本文详细讨论了音叉弦振动形成驻波的现象及其原因。     

基于DIS系统测定自制音叉振动频率的研究

利用自制装置将音叉的振动转换为感应电流,使用数字信息化系统(DIS)微电流传感器,变更测量参量,从而测定出待测音叉的频率.     

纸张振动中的整数与分数振动

本文使用微扰论方法对纸张振动建立非线性动力学方程模型,通过该模型预测纸张产生的低音与高音现象以及它们之间的联系,并通过实验验证.该模型的非线性动力学方程中存在与低音解相关的分数倍频解,这与实验中存在的分数倍频振动现象相吻合.该模型解释了整数倍频高音产生的非线性本征性以及分数频低音与分数倍频高音产生的衍生性,实验结果中的整数振动与分数振动现象满足理论预测.     

利用视频分析测量阻尼振子的阻尼系数

文中利用视频捕捉和分析软件研究空气中弹簧振子的阻尼运动,在较高时间分辨率下得到其完整的位置数据。通过使用MATLAB软件对这些数据进行分析及拟合,得到了振子振幅衰减曲线并由此测量出弹簧振子在空气中的阻尼系数。     

自制音叉的对称性与非对称性破坏性实验研究

文中对自制对称正型音叉与自制非对称异型音叉受力F后音叉产生的振动的现象进行了研究,用DIS声传感数字化信息系统采集振动频率,研究频率与音叉叉股长度的关系,从而对音叉叉股对称与非对称的情况进行研究。     

石英音叉陀螺音叉封装问题研究

封装是石英音叉陀螺的关键工艺,封装管壳的选择、封装方式及石英音叉的固定形式对音叉的性能有直接影响。封装管壳的有限元仿真分析,可以作为封装管壳选取的依据。采用单点固定封装方式有利于石英音叉工作性能的稳定。实验中通过改变封装盖板的开合状态来改变封装方式,石英音叉的阻尼和品质因数发生了明显的改变。     

气垫层粘滞阻尼系数的正确计算

详细分析了滑块运动所受到的阻力, 并严格推导了粘滞阻尼系数的计算公式．     

共振音叉实验的改进

音叉共鸣箱垫片的老化或弹性不足,严重影响了声音共鸣的演示效果.经研究发现,只要在音叉的共鸣箱底部垫上泡沫塑料即可达到预期的演示效果.为达到最佳的演示效果,还探讨了敲击音叉的部位及音叉的数量和摆放方式.     

音叉受迫振动规律及计算机实时测量

对音叉作受迫振动的规律及音叉振动周期与双臂质量的关系进行了研究,自制了新型的音叉受迫振动与共振实验仪,该仪器不仅可以手工调节做实验,而且可以实现计算机实时测量.     

悬挂共振音叉改进共鸣实验

为了使共振音叉达到较好的效果,自制了一对共振音叉的悬挂装置及其附件,用该装置可以将2个共振音叉悬挂起来,其演示效果较好.同时,本文探讨了共振音叉不同的悬挂方式,并介绍了如何演示共鸣实验和利用该装置演示声波的干涉实验.     

氮化铝双端固支音叉谐振器的结构设计

基于氮化铝双端固支音叉（AlN DETF）的谐振式传感器具有尺寸小、稳定性和可靠性好、时间响应快等特点。为了提高灵敏度和分辨率,需要分析AlN DETF谐振器的振梁结构参数对灵敏度和信号功率的影响。在有限元仿真软件中建立AlN谐振器的多物理场模型,进行预应力特征频率分析,仿真验证单个振梁结构参数对灵敏度的影响。在振梁厚度保持恒定的情况下,对仿真结果的数据进行后处理,得到信号功率与振梁长度、宽度的关系。结果表明,相对灵敏度、信号功率随振梁长度、宽度的变化趋势相反。因此,需要根据工艺水平和结构强度等因素,综合考虑AlN谐振器的信号功率和相对灵敏度,对两者进行权衡。仿真分析了优化后AlN DETF谐振器的性能,10 N范围内的灵敏度为56 Hz/N,信号功率为6.810-4 nW,Q值为958。     

胶粘剂对石英音叉剪切力控距的影响

粘接音叉和光纤探针的胶粘剂对由石英音叉和光纤探针构成剪切力控距体系的品质因数有明显的影响。通过对比不同胶粘剂的物理特性 ,选择了适合于粘接音叉和光纤探针的胶粘剂。研究发现 ,室温快速固化环氧树脂胶粘剂HY 91 4 ,GHJ光学用环氧型胶粘剂 (Opticalepoxy)和 50 2胶能满足实验要求。理论分析指出 ,对于同样的音叉和光纤探针来说 ,胶粘剂的密度和用量是影响音叉 探针体系品质因数的主要因素     

石英音叉温度频率特性的温度传感器（英）

提出了一种基于石英晶体温度频率特性的石英音叉微谐振式温度传感器。通过理论分析的方法对传感器进行设计,并采用有限元仿真对传感器的结构参数进行优化。采用光刻和蚀刻微加工技术制造石英音叉谐振器,对石英音叉温度传感器样机的频率温度特性进行实验研究。实验结果表明：石英音叉温度传感器的标准谐振频率为36.545 kHz,灵敏度为-1.9 Hz/℃,在-20到100 ℃的温度范围内,其非线性误差小于0.18%,迟滞为0.02%,与理论研究相吻合。该传感器具有高精度、高灵敏度、低功耗和低成本的特点,为高性能温度测量提供较好的解决方案。     

微型石英音叉陀螺模态特性的有限元分析

MEMS石英音叉陀螺是近年来发展起来的新型惯性器件。在石英音叉的早期设计阶段,为了提供可靠的设计方案,并缩短设计周期,应该对其进行分析模拟。音叉的结构参数至关重要,不仅会影响陀螺的敏感性,还会影响其检测精度和稳定性。本文以U形音叉为例,利用大型有限元分析软件ANSYS建立了微型石英音叉的实体模型,对其模态特性进行了分析和计算,分析了音叉几何尺寸对其谐振频率的影响,并提供了一组可供实际制作的音叉结构参数,大大缩短了设计周期。     

计算机辅助受迫振动实验

在Matlab平台下编写了图形用户界面程序，该程序利用计算机的声卡采集音叉上的压电换能器信号，精确地计算出频率值和平均振幅，通过多组数据采集及插值计算，可自动绘制出不同阻尼下的共振曲线．