超聲波多普勒效應測速儀的設(shè)計(文件)
【正文】 率范圍更廣。具體電路見單片機系統(tǒng)。其原理如圖11所示。LED指示燈用以指示T1/T0的工作狀態(tài)，便于實驗人員掌握它們的運行狀況，判斷是否按照控制要求工作。系統(tǒng)默認模式為模式1。兩種模式的資源配置與控制見表 所示。讀取供手工計算測得的信號頻率f。（2）打開頻率計及超聲波發(fā)射器開關(guān)。模式2的操作過程：（1）調(diào)節(jié)好發(fā)射頭與接收頭的位置，使中心線始終保持在同一直線上。（5）計算不確定度，分析誤差來源。對于發(fā)射裝置，需要檢查電池能量是否充沛。測試結(jié)果表2 兩光電門之間的距離 測量次數(shù) 12345長度cm平均距離cm表3 超聲波聲源頻率測量次數(shù) 123456頻率Hz389703897038980389803900038990平均值Hz表4 聲源遠離時測得數(shù)據(jù)與分析結(jié)果時間ms302296305298306311308脈沖數(shù)11745115201186811590118721210611984計算速度m/s平均速度A類不確定度=B類不確定度=合成不確定度=速度=177。六、結(jié)論經(jīng)實驗驗證，本多普勒超聲波效應測速儀能夠準確的完成超聲波頻率的測量并驗證了多普勒效應。參考文獻[1] 李光仲，劉俊英，閆 鵬等， 基于數(shù)字存儲示波器的超聲多普勒效應實驗系統(tǒng)的研究與應用[J]. 大學物理. 2009, Vol. 28(12),P3335.[2] 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程－入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[3] 童詩白，華英成. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，[4] 孫存英,俞嘉隆,喬衛(wèi)平. 超聲波探測技術(shù)原理實驗[J]. 大學物理實驗. 2010， ：P13.[5] 李光仲,劉俊英. 基于模擬乘法器的超聲多普勒黏度測量實驗系統(tǒng)[J]. 物理實驗. 2010， ：P47。由于實驗裝置以單片機為控制核心，只需對程序作一定修改即可很方便的改進以滿足多種運動狀態(tài)的物理量測量，增強了其可操作性與擴展性。通過上述數(shù)據(jù)對比分析，可知該裝置的測量精度較高。l 小車通過砝碼牽引，如果裝置沒有進行平衡摩擦力處理，實際上為勻加速直線運動，而數(shù)據(jù)處理時卻近似為勻速直線運動。l 注意用電安全。（3）準備好后，釋放砝碼，測試開始，儀器自動記錄小車通過時間t及該時間內(nèi)接收到的脈沖個數(shù)。（4）讀取100ms內(nèi)的脈沖數(shù)。圖13 控制流程圖五、數(shù)據(jù)分析與測試驗證實驗過程實驗分兩個測量任務(wù)：一個為測量信號源隨物體運動時的頻率測量（模式2）；另一個為測定信號源自身的頻率（模式1）。供手工計算信號頻率f0。有關(guān)實際頻率，為強調(diào)學生的參與和掌握誤差來源，選用人工計算。圖12 電路仿真結(jié)果17 學生實踐與科技創(chuàng)新中心
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