测速测频实验
多普勒超声测速实验
80% 靠近 远离
光电门测得速度（m/s）
多普勒频移 （HZ）
多普勒方式测得速度（m/s）
环境声速的测量 *表4：环境声速测量
路径长度（m） 传播时间（ms） 环境声速（m/s） 1.58
速度曲线绘制
▪ 该部分要求学生在测速仪上观察小车的匀速/加速运动过 程，不需要记录处理数据。
▪ 请老师看一下绘制的曲线。
(3)熟悉数字示波器的使用。
实验原理
▪ 多普勒超声测速仪是一套综合性的超声测 速仪器，该仪器利用多普勒频移效应实现 对运动物体速度的测量，并可与光电方式 测速进行比较。
实验装置
实验系统原 理框图
▪ 小车靠近超声头时速度公式：v f f0 u f u
f f0 2f0 f
▪ 小车远离超声头时速度公式：v f f0 u f u f f0 2f0 f
电机速度 设置（%）
多普勒速度（m/s）
20% 靠近 远离
40% 靠近 远离
60% 靠近 远离
80% 靠近 远离
误差（m/s）
平均误差（m/s）
手动测量运动物体通过光电门处的速度
*表3：手动计算小车运动速度
电机速度 设置（%）
20% 靠近 远离
40% 靠近 远离
通过光电门时间 （ms）
60% 靠近 远离
多普勒超声测速实验
多普勒效应
由于波源和观察者之间有相对 运动，使观察者感到频率发生 变化的现象，叫多普勒效应.
奥地利物理学家多普勒 （1803——1853）
五、多普勒效应的应用：
警察用多普勒测速仪测速
超声多普勒效应测血流速
实验目的
(1)通过该实验进一步了解多普勒效应原理及 其应用；
速度测量实验
霍尔测速实验一、实验目的：了解霍尔转速传感器的应用。
二、基本原理：利用霍尔效应表达式U H = K H IB ，当被测圆盘上装上N 只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N 次，霍尔电势相应变化N 次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率/12）三、需用器件与单元：霍尔转速传感器、转速调节2-24V 、转动源单元、数显单元的转速显示部分。
四、实验步骤：1、根据图5-4，将霍尔转速传感器装于传感器支架上，探头对准反射面的磁钢。
2、将直流源加于霍尔元件电源输入端。
红（+）接+5V ，黑（┴）接地。
3、将霍尔转速传感器输出端（蓝）插入数显单元F in 端。
4、将转速调节中的2-24V 转速电源引到转动源的2-24V 插孔。
5、将数显单元上的转速/频率表波段开关拨到转速档，此时数显表指示转速。
6、调节电压使转动速度变化。
观察数显表转速显示的变化。
五、思考题：1、利用霍尔元件测转速，在测量上是否有限制？2、本实验装置上用了十二只磁钢，能否用一只磁钢，二者有什么区别呢？图1霍尔、光电、磁电转速传感器安装示意图实验三十一光纤传感器测速实验一、实验目的：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。
二、基本原理：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。
三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模块、转速/频率数显表、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块。
四、实验步骤：1、光纤传感器按图1装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台中磁钢反射点对准。
2、按“光纤位移特性实验”的连线图，如图2所示，将光纤传感器实验模块输出Vo1与数显电压表Vi端相接，接上实验模块上±15V电源，数显表的切换开关选择开关拨到20V档。
①用手转动圆盘，使探头避开反射面（暗电流），合上主控箱电源开关，调节Rw2使数显表显示接近零（≥0），此时Rw1处于中间位置。
超声波速度测量实验
超声波速度测量实验一、引言超声波技术在当今的科学研究和工程领域中起着重要作用。
超声波的传播速度对于材料的性质、结构以及实验数据的准确性都具有重要意义。
本文将介绍基于超声波技术进行速度测量的实验原理、方法以及实验步骤。
二、实验原理超声波是指频率高于人类听觉范围的声波，其传播速度取决于介质的密度和弹性模量。
在传统声速测量中，通常采用测量声波在固体或液体介质中的传播时间来计算其速度。
实验中将使用超声波传感器通过发送超声波脉冲并记录其接收信号来测量介质中超声波的传播时间，从而计算得到超声波的速度。
三、实验装置•超声波发射器和接收器•示波器•数字计时器•介质样品四、实验步骤1.将超声波发射器和接收器分别固定在待测介质样品的两端。
2.设置超声波发射器发送脉冲信号，记录示波器上的信号波形并测量其发送时间。
3.等待接收到超声波信号后，记录示波器上的接收信号波形，并测量其接收时间。
4.计算超声波在介质中的传播时间差Δt。
5.根据实验测得的时间数据，利用公式计算出超声波在介质中的传播速度。
五、实验结果与分析实验结果显示，不同介质中超声波的传播速度存在差异，这与介质的密度和弹性模量密切相关。
通过实验数据的分析，可以进一步探讨介质性质与超声波传播速度之间的关系，并验证理论模型的准确性。
六、结论通过本实验，我们成功利用超声波技朶实验测定了介质中超声波的传播速度。
超声波速度测量实验具有重要科学意义和应用价值，可用于材料性质、结构分析以及实验数据处理。
希望本文的介绍能为读者提供有益信息，促进相关领域的研究和实践。
物理测速原理实验报告
物理测速原理实验报告1. 引言测速是现代交通管控和安全管理的重要手段之一。
传统的测速设备主要包括雷达测速仪、激光测速仪等。
本实验旨在探索物理测速原理，并通过实验验证测速仪器的准确性和稳定性。
2. 实验设备和原理本实验所使用的设备为激光测速仪。
其工作原理是通过激光器发射的激光束照射在运动物体上，接收器接收反射回来的激光，通过对接收到的激光频率的变化进行分析，计算出物体的速度。
激光测速仪中的主要元件包括：激光发射器、激光接收器、频率计等。
激光发射器发射连续的激光束，经过聚焦装置后照射到被测物体上。
激光接收器接收到反射回来的激光束，并将光信号转换为电信号。
频率计测量接收到的激光频率的变化，并输出速度数值。
3. 实验步骤3.1 实验前准备- 根据实验设备的使用说明，正确连接激光测速仪的各个元件。
- 将激光测速仪放置在平稳的表面上，并保持仪器的水平。
3.2 测速实验1. 开启激光测速仪电源，等待仪器初始化完成。
2. 调节激光发射器的位置，使得激光束直接照射到需要测速的物体上。
3. 按下仪器上的测速按钮，仪器开始工作。
4. 观察频率计上显示的速度数值，并记录下来。
5. 重复实验多次，取平均值，以提高实验结果的准确性。
4. 实验结果和分析经过多次实验，得到了如下测速结果：实验次数测得速度(km/h)1 452 423 444 435 45通过计算这些实验结果的平均值，我们得到了最终的测速结果为43.8 km/h。
在实验过程中，我们注意到激光测速仪的测速结果较为稳定，相邻实验结果的差异较小。
这说明该测速仪的准确性和稳定性较高。
然而，实验中我们也发现激光测速仪对于反射面的要求较高。
当被测物体表面较为光滑或反射率较低时，激光测速仪的测速结果会出现较大的误差。
因此，在实际应用中，我们需要对测速环境进行合理的选择和调整。
5. 实验总结本实验通过探索激光测速仪的工作原理，验证了其准确性和稳定性。
实验结果表明，在适宜的测速条件下，激光测速仪可以提供准确的测速结果。
激光多普勒测速实验教程
激光多普勒测速实验教程
一、实验概述
激光多普勒测速实验是一种常用的测速方法，通过测量目标物体表面反射回来的激光光束频率变化，从而得出目标物体的速度。
本实验将介绍激光多普勒测速的原理、实验装置搭建、实验步骤及注意事项。
二、实验原理
激光多普勒效应是指当激光束照射到运动的物体表面时，反射回来的光束频率会因为物体运动而发生变化。
根据多普勒效应公式，可以得出：
$$f_r = f_0 \\cdot \\left(1 + \\frac{v}{c} \\cdot \\cos\\theta\\right)$$
其中，f r为接收到的激光频率，f0为激光发射频率，v为物体运动速度，c为光速，$\\theta$为激光与物体运动方向的夹角。
三、实验装置
该实验所需装置包括： - 激光发射器 - 激光接收器 - 反射镜 - 运动平台 - 计算机
四、实验步骤
1.将激光发射器和激光接收器固定在实验台上，使其间距一定。
2.在运动平台上放置反射镜，调整反射镜位置，使激光光束正好反射回
激光接收器。
3.启动激光发射器，发射激光光束照射到运动平台上的反射镜。
4.记录激光接收器接收到的频率数据，并测量反射镜在运动平台上的速
度。
5.利用多普勒效应公式计算出反射镜的运动速度，与实际测得的速度进
行对比。
五、注意事项
1.实验中需注意激光光束安全，避免直接照射眼睛。
2.反射镜位置调整需准确，确保激光正好反射回激光接收器。
3.实验过程中要小心操作，避免损坏实验装置。
通过本实验，可以深入了解激光多普勒测速的原理与应用，提高实验操作能力和理论水平。
超声声速的测定实验报告
超声声速的测定实验报告
实验目的：
掌握超声波测速方法，了解超声波在不同介质中的传播速度，观察超声波的衍射和折射现象。
实验原理：
超声波是指频率超过20kHz的声波，具有短波长、易传播等特点。
在声波中，声速是一种很重要的物理量，不同介质中的声速不同。
超声波在通过不同介质时，会发生折射和反射，同时还会产生探头内部的谐振。
实验仪器：
超声波测速实验仪、金属样品、无气泡水、润滑油。
实验步骤：
1. 准备金属样品，涂上润滑油，将探头贴在金属表面上。
2. 打开超声波测速实验仪，选定合适的探头和频率，并调整超声波的强度。
3. 测量无气泡水中的声速。
4. 在实验过程中观察超声波在金属中的传播情况，并记录下声速数据。
实验数据和分析：
1. 测量无气泡水中的声速为1470 m/s。
2. 测量金属中的声速为5050 m/s。
3. 在金属中观察到了超声波的强烈衍射和折射现象。
实验结论：
通过本次实验，我们掌握了超声波测速方法，了解了超声波在
不同介质中的传播速度，并观察到了超声波的衍射和折射现象。
此外，我们还发现金属中超声波的传播速度明显高于水中的声速，这说明超声波在不同介质中的传播速度存在差异，应用时需要根
据实际情况进行调整。
超声测速实验报告
超声测速实验报告
一、实验介绍
超声波测速实验是一项具有一定的应用前景的实验，在过去的几年里，有应用于船舶领航、工业流量计量、军事、水文检测等场景，这种实验非常重要。
本次实验的主要内容是使用超声波测速仪，测量水流的速度。
二、实验流程
1、实验前准备工作：
（1）准备超声波测速仪，设置发射探头；
（2）实验位置调整，使探头能够准确发射信号；
（3）准备水流通道，使水流经过发射探头距离；
2、水流速度实验：
（1）观察水流的运动方向和速度；
（3）采用超声波信号发射方式，沿水流方向发射探头，准确测量水流速度；
（4）多次发射，实测准确水流测速信息。
三、实验结论
本次实验通过超声波信号方式，测量了水流速度，多次实测准确无误，证明超声波测速仪性能稳定、准确，有助于我们更好地进行测速研究，进而有助于更好理解水流流动特性及对环境的影响。
各类传感器测速性能比较实验
各类传感器测速性能比较实验一、实验目的比较各类传感器对测速实验的性能差异。
二、实验要求通过实验二十（霍尔测速实验）、实验二十一（磁电式传感器测速实验）、实验二十八（电涡流传感器测转速实验）、实验三十一（光纤传感器测速实验）以及实验三十二（光电转速传感器的转速测量实验），获得实验数据，进而对实验数据进行比较，获得各传感器测速的性能。
三、基本原理（一）霍尔测速实验：利用霍尔效应表达式UH = KHIB，当被测圆盘上装上N只磁性体时，圆盘每转一周，磁场就变化N次，霍尔电势相应变化N次，输出电势通过放大、整形和计数电路就可以测量被测旋转物的转速（转速=60*频率/12）。
（二）磁电式传感器测速实验：基于电磁感应原理，N匝线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中感应电势：发生变化，因此当转盘上嵌入N 个磁钢时，每转一周线圈感应电势产生N次变化，通过放大、整形和计数等电路即可测量转速。
（三）电涡流传感器测转速实验：利用电涡流的位移传感器及其位移特性，当被测转轴的端面或径向有明显的位移变化（齿轮、凸台）时，就可以得到相应的电压变化量，再配上相应电路测量转轴转速。
本实验请实验人员自己利用电涡流传感器和转动源、数显单元组建。
（四）光纤传感器测速实验：利用光纤位移传感器探头对旋转体被测物反射光的明显变化产生的电脉冲，经电路处理即可测量转速。
（五）光电转速传感器的转速测量实验：光电式转速传感器有反射型和直射型两种，本实验装置是反射型的，传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源在转盘上反射后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个间隔，转动时将获得与转速及黑白间隔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。
四、主要器件及单元霍尔式传感器、磁电式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、光电转速传感器、直流源±15V、转速调节2~24V，转动源模块、光纤传感器实验模块、+5V直流电源、转动源单元及转速调节2-24V、数显转速/频率表。
高一物理必修一超声波测速
高一物理必修一超声波测速关键信息项：1、超声波测速的原理阐述2、实验设备及材料的详细说明3、实验步骤的清晰描述4、数据处理与分析的方法5、误差分析及改进措施6、安全注意事项1、引言本协议旨在规范和指导关于高一物理必修一中超声波测速的实验操作及相关事项。
11 背景超声波测速是物理学中一种重要的测量速度的方法，通过本实验，学生能够更深入地理解物理原理和实验方法。
2、超声波测速的原理21 超声波的特性超声波是频率高于 20000 赫兹的声波，具有方向性好、穿透能力强等特点。
22 测速原理基于声波的反射和多普勒效应，当超声波发射源与被测物体存在相对运动时，反射波的频率会发生变化，通过测量频率的变化可以计算出物体的运动速度。
3、实验设备及材料31 超声波发射与接收装置包括超声波发生器和接收器，能够准确发射和接收特定频率的超声波。
32 数据采集设备如示波器或数据采集卡，用于记录和分析超声波的频率变化。
33 运动轨道及被测物体设置平稳的运动轨道，以及具有明确运动特征的被测物体。
34 电源及连接线提供稳定的电源，并确保各设备之间的连接可靠。
4、实验步骤41 设备安装与调试将超声波发射与接收装置正确安装在实验台上，调整其位置和角度，确保能够准确测量。
42 初始化数据采集设备设置合适的采样频率、量程等参数，确保数据采集的准确性。
43 启动被测物体的运动使被测物体在预定的轨道上以一定的速度运动。
44 数据采集与记录在物体运动过程中，实时采集超声波的频率数据，并进行记录。
45 多次测量为提高实验结果的准确性，进行多次重复测量。
5、数据处理与分析51 数据整理将采集到的数据进行整理，去除异常值和干扰数据。
52 计算速度根据多普勒效应公式和测量得到的频率变化，计算被测物体的速度。
53 绘制图表以速度为纵坐标，时间或测量次数为横坐标，绘制速度变化曲线。
54 结果分析对比理论值和实验测量值，分析误差产生的原因。
6、误差分析及改进措施61 误差来源包括设备精度、环境干扰、操作误差等。
雷达测声速实验实验报告
一、实验目的1. 了解雷达测速的基本原理和操作方法。
2. 通过实验，掌握雷达测速仪的使用技巧。
3. 学习利用雷达测速仪测量声速的方法和数据处理技巧。
二、实验原理雷达测速原理基于多普勒效应。
当雷达发射的声波遇到运动物体时，声波频率会发生改变，这种频率的变化被称为多普勒频移。
通过测量多普勒频移，可以计算出物体的速度。
实验中，雷达测速仪发射一束声波，当声波遇到被测物体时，反射回来。
雷达测速仪接收到反射声波后，通过比较发射声波和反射声波的频率差，计算出物体的速度。
声速v与频率f、波长λ之间的关系为：v = fλ。
因此，通过测量声波的频率和波长，可以计算出声速。
三、实验仪器1. 雷达测速仪2. 秒表3. 被测物体（如小车、自行车等）4. 测量距离的卷尺四、实验步骤1. 将被测物体放置在实验场地中央，确保物体平稳。
2. 使用卷尺测量被测物体到雷达测速仪的距离，记录数据。
3. 打开雷达测速仪，调整发射声波的频率和功率。
4. 按照说明书操作，启动雷达测速仪，开始测量。
5. 观察雷达测速仪显示屏上的数据，记录被测物体的速度。
6. 改变被测物体的速度，重复步骤4-5，记录多组数据。
7. 关闭雷达测速仪，整理实验器材。
五、实验数据及处理1. 记录被测物体到雷达测速仪的距离、发射声波的频率、被测物体的速度等数据。
2. 根据实验数据，计算声速v = fλ。
3. 利用逐差法处理数据，分析实验结果的准确性。
六、实验结果与分析1. 实验结果显示，雷达测速仪能够准确测量被测物体的速度。
2. 通过计算声速，验证了实验原理的正确性。
3. 实验过程中，发现雷达测速仪的测量结果受环境因素（如温度、湿度等）的影响较小。
七、实验总结1. 雷达测速实验是一种简单、实用的声速测量方法。
2. 通过实验，掌握了雷达测速仪的使用技巧和数据处理方法。
3. 了解多普勒效应在声速测量中的应用，提高了对声学知识的认识。
八、注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免受伤。
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课程综合实验总结报告（中文题目，黑体三号）
（XXXXXXXXXX）
院系：XXXXXXX 专业：XXXXX 姓名：XX 学号：XXXXXXXX
1.实验名称：测速测频仪设计实验
2.实验内容与要求
(1)通过NE555电路产生基本的脉冲信号，并在数码管上显示脉冲频率。
15%
(2)调节电路中的电位器，改变脉冲信号的频率，当测量的脉冲达到最大
频率或最小频率（最大频率、最小频率可通过键盘进行设置）时，蜂鸣
器给出报警声音。
15%
(3)通过键盘模块，输入所需NE555产生脉冲的频率，在LCD屏上显示相
应的操作界面，并提示电位器应调节的位置，利用单片机的计数器功能，实时测量频率信号，显示在LCD屏上，并根据测量结果与设定值的差异，给出电位器应调节的趋势。
30%
(4)使用直流电机，设计一简易的汽车速度测量系统，可实时在LCD上显
示汽车的速度曲线及当前速度值，电机转速由NE555的脉冲频率控制（两
者正比，比例系数自定义），当车速高于1200rpm时产生超速报警指示
（在LCD屏上闪烁）。
直流电机的测速装置需个人根据提供的码盘和槽
型光耦在实验板上自主搭建。
40%
3.总体结构和硬件设计
2.1 实验使用到的硬件模块与组成框图
实验用到的硬件模块有：mcu为STC90C516RD+单片机控制模块，NE555
脉冲发生器，矩阵键盘，数码管显示，蜂鸣器，直流电机及其驱动模块，LCD显示模块等。
其组成框图如下：
图1 硬件模块组成框图
2.2 相关硬件模块的功能和作用
(1)mcu控制模块：对外部模块其控制作用以及对数据进行处理。
(2)矩阵键盘：mcu通过读取其键值对其他模块进行控制，这是一个外部
控制信号输入模块。
(3)数码管：静态或动态显示数字或部分字母。
(4)NE555脉冲发生器：脉冲信号发生模块，通过调节可变电阻器可调节
脉冲频率以及小幅调整占空比。
(5)蜂鸣器：在一定频率脉冲控制下可以鸣响，这里作为警报信号。
(6)直流电机驱动：输入PWM波，输出一定功率的频率、占空比不变的
脉冲驱动直流电机匀速转动。
这里为了获得占空比可调且调节范围大的PWM波，是用mcu内部产生方波信号的，由于驱动能力不足，所以用ULN2003A芯片进行功率放大以驱动直流电机。
(7)LCD显示：实现显示汉字、字母、数字的显示，以及画图功能。
4.软件流程和模块设计
4.1程序流程
(1)主函数流程图如下所示
图 2 主函数流程图（左边为前两小题的，有图左边为第三小题，右边为第四
小题，其中三四题的流程图前面部分相同）
中断函数：前三小题用到的中断为定时器0和定时器1，定时器0为16位计数器，定时器1为计数器。
第四小题还用到了定时器2和外部中断0，在定时器二为16位计数器用于产生方波信号，外部中断0下降沿触发，用于速度计数。
4.2主要子程序或函数
定时器及中断初始化:TIMER_Configuration()，数码管显
示：DigDisplay()和中断函数，LCD显示函数及键盘扫描
函数如下图：
图3 主要函数主要函数或程序：
图4 前两小题的主要程序
图5 第小题三题主要程序
图6 第四小题主要程序
图7 图3所示函数的具体程序5.结果与讨论
结果如下图所示：
图8 前两小题结果
当频率达到或小于38或者大于等于3150时蜂鸣器报警，这样设置频率的原因是由于按原理图的计算结果最大最小值分别为35.7和3606，实测发现最小值有时会小于计算值，最大值一般到不了计算值，这个可能是由测频方式差生的误差导致的，在低频时应该换用测周期法以保证结果较为准确。
第三小题结果如下：
图9 第三小题结果
这里通过键盘设定频率，通过实践觉得在这里如果改用中断扫描法应该更好，因为显示函数后面一般都有延时函数，这样的话键盘可能响应不及时，还有就是这里对要调整的位置，是直接给出变阻器应调到的阻值，如果能用位置表示更好，但是觉得这两者在这里都不具备很好的实际操作意义。
第四小题结果如下
图10 第四小题结果
在这里实际上在正常情况接上直流电机时下整个屏幕会显得有些与正常情况下亮度不足，这是由于这里直接利用实验板上的ULN2003A对mcu输出方波做功率放大导致LCD的功率不足，这里应该改用外接直流电机驱动电路更好。
并且这里的曲线图画的不是很好，不能很准确反应当方波占空比改变，速度变化是的情况，应当做更细化的显示和插值处理。
6.收获与体会及建议。