超聲波多普勒效應(yīng)測(cè)速儀的設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-04 18:01本頁(yè)面
【正文】 ： （ 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 。 （ 2） 打開(kāi)頻率計(jì)及超聲波發(fā)射器開(kāi)關(guān)。 （ 3）保持小車(chē)靜止，按一次 一鍵測(cè)定按鈕。 （ 4）讀取 100ms 內(nèi)的脈沖數(shù)。 （ 5）計(jì)算信號(hào)源頻率。 模式 2 的操作過(guò)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 。 （ 2）打開(kāi)頻率計(jì)及超聲波發(fā)射器開(kāi)關(guān)。 （ 3） 準(zhǔn)備好后，釋放砝碼，測(cè)試開(kāi)始，儀器自動(dòng)記錄小車(chē)通過(guò)時(shí)間 t 及 該時(shí)間內(nèi)接收到的脈沖個(gè)數(shù)。 （ 4） 重復(fù)步驟（ 3）， 測(cè)量 5 次 ，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)入表 1 中。 （ 5） 計(jì)算不確定度，分析誤差來(lái)源。 注意事項(xiàng) ： ? 小車(chē)速度不能太快，防止脫軌，損壞儀器。 ? 注意用電安全。本裝置測(cè)試系統(tǒng)采用自制直流穩(wěn)壓電源，發(fā)射裝置則選用電池供電。對(duì)于 發(fā)射裝置，需要檢查電池能量是否充沛。 ? 發(fā)射器與接收器務(wù)必要對(duì)準(zhǔn)，否則引入誤差會(huì)較大。 嘉應(yīng)學(xué)院 物理與光信息科技學(xué)院 15 學(xué)生實(shí)踐與科技創(chuàng)新中心 ? 小車(chē)通過(guò)砝碼牽引，如果裝置沒(méi)有進(jìn)行平衡摩擦力處理，實(shí)際上為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而數(shù)據(jù)處理時(shí)卻近似為勻速直線運(yùn)動(dòng)。因而為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性與瞬時(shí)性，光電門(mén)間的距離不宜設(shè)置得太遠(yuǎn)。 測(cè)試結(jié)果 表 2 兩光電門(mén)之間的距離 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 4 5 長(zhǎng)度 cm 平均距離 cm 表 3 超聲波聲源頻率 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 頻率 Hz 38970 38970 38980 38980 39000 38990 平均值 Hz 表 4 聲源遠(yuǎn)離時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)與分析結(jié)果 時(shí)間 ms 302 296 305 298 306 311 308 脈沖數(shù) 11745 11520 11868 11590 11872 12106 11984 計(jì)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。 表 5 根據(jù)距離－時(shí)間測(cè)量結(jié)果 （距離 ） 時(shí)間 ms 302 296 305 298 306 311 308 計(jì)算速度 m/s 平均速度 不確定度 = 速度 =177。 通過(guò)上述數(shù)據(jù)對(duì)比分析，可知該裝置的測(cè)量精度較高 。 嘉應(yīng)學(xué)院 物理與光信息科技學(xué)院 16 學(xué)生實(shí)踐與科技創(chuàng)新中心 實(shí)物圖 整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、輕便，完全能勝任實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 六、 結(jié)論 經(jīng) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ， 本 多普勒超聲波效應(yīng)測(cè)速儀 能夠準(zhǔn)確的完成 超聲波頻率的 測(cè)量并 驗(yàn)證了多普勒效應(yīng) 。 通過(guò)簡(jiǎn)易計(jì)算 即可 可算出小車(chē)速度，實(shí)現(xiàn)了定量實(shí)驗(yàn)。 由于實(shí)驗(yàn)裝置 以 單片機(jī)為控制核心， 只需對(duì)程序作一定修改即可 很方便的改進(jìn)以滿足多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量測(cè)量 ， 增強(qiáng)了其可操作性與擴(kuò)展性。 整套實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)易，輕巧， 設(shè)備制作成本低廉，性價(jià)比較高，值得在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行推廣。 嘉應(yīng)學(xué)院 物理與光信息科技學(xué)院 17 學(xué)生實(shí)踐與科技創(chuàng)新中心 參考文獻(xiàn) [1] 李光仲 ， 劉俊英 ， 閆 鵬 等， 基于數(shù)字存儲(chǔ)示波器的超聲多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用 [J]. 大學(xué)物理 . 2021, Vol. 28(12),P3335. [2] 郭天祥 . 新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程－入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略[M]. 北京：電子工業(yè)出版社， [3] 童詩(shī)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(cè)技術(shù)原理實(shí)驗(yàn) [J]. 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) . 2021， ： P13. [5] 李光仲 ,劉俊英 . 基于模擬乘法器的超聲多普勒黏度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) [J]. 物理實(shí)驗(yàn) . 2021， ： P47
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1