超声波测速的原理作者：贾彦峰来源：《中学物理·高中》2013年第09期 人教版高中物理必修1第23页的做一做栏目是一篇介绍《借助传感器用计算机测速度》文章，该文对用传感器测速度的原理进行了介绍.在平时的教学中发现学生对该原理理解不到位，表现为做针对训练时，理论与实际脱节.针对这种情况，对该原理进行了认真分析.由分析可知：文中提到的用传感器测速度的原理的实质是利用超声波测距的原理分别测出物体在运动过程中的两个位置，同时利用计时器测出物体经过这两个位置时的时刻，再利用计算机的运算，在荧光屏上显示物体运动的速度.由此我们可以说传感器测速度的原理就是超声波测速，下面就超声波测速的原理进行详细的解读.
反相加法器第一种超声波测速原理.如图1所示是一种运动传感器的原理图，这个系统有两个小盒子组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，B盒装有红外线接收器和超声波接收器瓶嘴
.A盒固定在被测的运动物体上，B盒固定在桌面或滑轨上.建立如图2所示的时间轴，被测物体在t1时刻到达P位置，并第一次同时发出一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，由于红外线的 传播时间可以忽略，故B盒在t1时刻收到红外线脉冲.流(H)在t2时刻超声波传到B盒.在t3时刻物体运动到Q位置处，并第二次发出超声波脉冲，在t4时刻超声波传到B盒.
设超声波的速度为v′，则
P的位置坐标为x1=v′·（t2-t1），
Q的位置坐标为x2=v′·（t4-t3），
P、Q间的间距为过氧化氢浓度测定Δx=x2-x1，
物体经过P、Q间的时间为
Δt=t3-t1，
所以物体的速度为
v=ΔxΔt=v′〖（t4-t3）-（t2-t1）〗t3-t1.
第二种超声波的测速原理.如图3所示是另一种运动传感器的原理图，这个系统只有一
个不动的小盒B，工作时小盒B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被B盒接收.根据发射和接收超声波脉冲的时间差可以得到B盒与运动物体的距离.建立如图4所示的时间轴，t1时刻发出一个超声波脉冲，被物体在P位置反射后，在t2时刻B盒收到反射回来的超声波脉冲按钮指示灯.t3时刻又发出一个超声波脉冲，被物体在Q位置反射后，在t4时刻B感应游戏机盒收到反射回来的超声波脉冲.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议