基于多普勒效应的汽车测速仪的研制
交警测速仪的物理原理
交警测速仪的物理原理交警测速仪的物理原理1. 介绍交警测速仪被广泛用于监测和记录车辆的速度，帮助交警部门维持交通秩序和监察道路安全。
它利用一种称为多普勒雷达（Doppler radar）的技术来实现测速。
2. Doppler雷达多普勒效应多普勒效应是指当观察者和发射源相对运动时，会出现一种频率变化。
在交通领域，当车辆靠近或远离测速仪时，其接收到的返回信号频率也相应变化。
原理Doppler雷达的原理基于多普勒效应。
它发射一束射频波（无线电波），然后通过接收返回的射频波来测量频率变化。
当车辆靠近时，返回的射频波具有高于发射频率的频率；当车辆远离时，返回的射频波具有低于发射频率的频率。
3. 速度测量原理频率偏移多普勒效应中的频率变化与目标物体相对于接收器的速度成正比。
根据这个原理，交警测速仪可以通过测量返回信号的频率偏移来计算目标车辆的速度。
公式车辆速度与频率偏移之间的关系可以使用以下公式表示：速度 = (频率偏移 * 速度光速) / (频率 * 2)其中，速度光速是光速的值，频率是测得的频率变化。
4. Doppler雷达的优势远距离测速交警测速仪利用Doppler雷达技术，可以在较远距离内测量车辆的速度。
这使得交警能够在恰当的位置设置测速点，提前掌握车辆的行驶速度。
多车辆测速Doppler雷达可以同时监测和记录多辆车辆的速度。
它能够准确地识别和跟踪每辆车辆，并记录其速度信息，从而提高交通管制的效率。
适用于各种天气条件交警测速仪的Doppler雷达技术不受天气条件的影响。
无论是晴天、雨天还是雪天，都能可靠地测量车辆的速度，确保交通秩序和道路安全。
总结交警测速仪利用Doppler雷达技术，通过测量频率偏移来计算车辆的速度。
它的优势包括适用于远距离测速、多车辆测速和各种天气条件下的可靠性。
交警借助这种创新技术，能够更加高效地监控交通，维护公共安全。
5. Doppler雷达的限制尽管交警测速仪的Doppler雷达技术具有许多优点，但也存在一些限制。
基于多普勒的车辆测速仪
０ 引 言
速 度 是导 航 系 统 的重 要 工 作参 数 ， 所 以设 法 提 高 测速 精度 显得 尤为 重要 。 目前 车辆测 速方 式有 多
种， 如接 触式 测量 有 机 械 式 、 光 电式 和 磁 电式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等 ， 非
接 触式 有雷 达测 速 、 ＧＰ Ｓ定 位 测速 等 。车轮 周 长 受
关键词 ： 多 普勒 ； 超声 波 ； 测速 仪
中 图分 类 号 ： ＴＰ ３ ６ ８
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ｌ 一２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ —０ ０ ７ ０ —０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｉ ｍｓ ｔ ｏ ａ ｐ ｐｌ ｙ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ —
1001225702007003abstractnceofmeasuringshipspeedtolandvehiclesusingtheeffectofdopplerandultrasonicsensorstodevelopaprototypeandverifythefeasibilityofthisdesignbymakinganexperimentusecarkeywordsspeedometer测速仪属于非接触测量有受环境影响小精度高等特点将舰船的多普勒应用经验拓展到陆地车辆测速技术中将给车辆测速提供一种新思路工作原理多普勒效应是指当机械波的发射源与接收点间沿两者连线方向存在相对速度时接收到的频率与发射频率并不相同存在频率偏移这一频率差称之为多普勒频移在车辆运动中由于车辆存在速度发射源和接收源会产生多普勒频移波发射模块回波信号接收模块通信模块和主控制器模块等系统结构如图1所示
多普勒效应测速实验仪的开发
可见 f ′ > f 。当 u < 0 时 ,上式仍适用 ,但 f ′ <f。
1. 3 波源和观察者都运动
这时 u ≠ 0 。v ≠ 0 只要把式 ( 1) , ( 2) 结合起来 , 即 可得波源和观察者都运动时观察者接收到的频率 :
f ′= V + v ( ) λ - uT = V + v V 1 + v V
动反射体 ( 小车挡板) 的运动速度远小于介质声速的情 况下 , ( 4) 可以简化为 : 2 vt ( 5) fD = f
V
λ1- u
V V
=
2 实验系统
多普勒效应实验装置主要由机械部分、 前端传感 器 ,模拟放大电路 ,AΠ D 子系统和 PC 机子系统组成 ,如 图 1 所示 。系统各部分相互协作 ,完成信号的采集 、 放 大、 模数转换及数字信号处理 。
vt , u = vt ,由式 ( 3) 可得 : f ′= V + vt V - vt
图1 多普勒效应实验系统
2. 1 机械部分及前端传感器
实验仪的机械部分由导轨 、 轨道小车 、 启动区 、 停 止区四部分构成 ( 见图 2) 。为使小车获得稳定可调的 初速度 ,采用了同步带 反用的方法 , 齿形面在外 , 由 直流电动机牵引主动轮 ,可将小车以不同速度 “抛” 出。 小车车身底部加工为与同步带齿形相同的齿槽 , 与同 步带啮合 ,由于啮合面间的法线夹角小于摩擦角 ,故小 车可被稳妥加速 。在停止区 , 弹簧卡子使小车减速并 卡死 ,以防小车脱轨发生意外 。 前端传感器主要由两个超声换能器即发射换能器 [3 ] 和接收换能器组成 。安装时要特别注意保持发射器 和接收器的轴线以及小车反射面的法线相互平行 , 以 便获得较高的信噪比和较远的测试距离 。 2. 2 模拟放大电路及数据采集系统 [4 ] 接收换能器接收的信号先经 T 型反相放大网络 进行放大 ,然后再进行反相比例放大 。在后一级的反 相比例放大单元电路里 , 放大倍数可以通过可调电阻 进行调节 。由于接收换能器是压电器件 , 输出阻抗很 高 ,而 T 型反相放大网络有较高的输入电阻 ,较好的频
从科学仪器发现历史以中国首台自制激光多普勒测速仪为中心
《中国科技史杂志》第42卷（2021年）第1期：1—11The Chinese Journal for the History o f Science and Technology Vol. 42 (2021 ) No. 1从科学仪器发现历史：以中国首台自制激光多普勒测速仪为中心刘年凯(清华大学科学史系，北京100084)摘要科学仪器史正成为一种新的书写科学史的编史学视角。
本文以清 华大学科学博物馆（筹）收藏的中国第一台自制激光多普勒测速仪为研究对象，重构由这件科学仪器连接的历史。
1964年Y e h和Cummins首次将激光多普勒频移应用于流速测量，其论文被中国流体力学界从1970年代开始引用至今，但两位作者却长久不为国内学界所知，故本文首先还原Y e h和Cummins在1964年前后的科研背景。
1970年清华大学沈熊等人确立了激光测速研究方向，之后与宁夏银河仪表厂合作，在1975年研制出中国首台自制的激光多普勒测速仪。
本文认为，历史性科学仪器或科技藏品背后有丰富的“地矿”可待发掘，科学仪器史足以作为科学史其他编史学视角的补充和借鉴。
关键词激光多普勒测速仪流体力学科学仪器史科学博物馆科技藏品中图分类号N092:T H73文献标识码 A 文章编号1673-1441(2021)01-0001-1120世纪80年代以来物质性”研究吸引了越来越多的历史学家参与，科学史家也开 始关注与仪器有关的科学实践问题[1’2]。
在英国科学史学会2002年“收藏对仪器研究重 要吗”的会议上，科学仪器史家詹姆斯•贝内特(James A. Bennett)甚至称科学史的仪器 研究已经是“当前的时尚”[3]。
17世纪末，牛津大学阿希莫尔博物馆开启了大学的博物馆收藏;20世纪初，一些名校 开始收集本校的历史性科学仪器，如罗伯特•冈瑟（Robert T.Gunther,1869—1940)从 1915年起在牛津大学实验室搜寻、拍摄科学仪器[4]，大卫•惠特兰（David Wheatland, 1898—1993)在1920年代也开始了哈佛大学历史科学仪器的收藏事业[5]。
基于激光多普勒效应测速系统的设计
Optoelectronics 光电子, 2015, 5, 13-18Published Online June 2015 in Hans. /journal/oe/10.12677/oe.2015.52003Design of Velocimetry System Base on Laser Doppler EffectSuiyan Tan, Chudong XuCollege of Electronic Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou GuangdongEmail: tansuiyan@Received: May 25th, 2015; accepted: Jun. 8th, 2015; published: Jun. 12th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractA velocimetry system base on laser Doppler Effect is designed. The system works through buildingMichelson interferometer with discrete optical elements. The movable object of system is imple-mented by gear motor and doesn’t need to change the structure of experiment equipment; there-fore, the system is simple, convenient and low cost. Building the Michelson interferometer and measurement system by students themselves not only deepens students’ understanding of Dopp-ler Effect and its application, but also it is good for developing comprehensive and designed expe-riment, which can extend optic specialty undergraduate course experiment teaching content.Function of the velocimetry system is successfully achieved, and average error is 2.38%; errors are lower 5%.KeywordsLaser Doppler Effect, Velocimetry System, Michelson Interferometer, Frequency DifferenceMethod基于激光多普勒效应测速系统的设计谭穗妍，徐初东华南农业大学电子工程学院，广东广州Email: tansuiyan@收稿日期：2015年5月25日；录用日期：2015年6月8日；发布日期：2015年6月12日基于激光多普勒效应测速系统的设计摘 要利用分立光学元件在光学平台上搭建迈克尔逊干涉光路，本文设计并实现基于激光多普勒效应的测速系统。
机械波多普勒效应在汽车测速方面的应用
机械波多普勒效应在汽车测速方面的应用王庆宇 吕晨晨(四川大学机械工程学院 四川成都 610065)摘要： 机械波的多普勒效应在国民生产生活中的应用颇多，主要应用于对各类物体速度的测量和对一些基础物理理论的研究与证明上。
在测速方面，为了由浅入深地阐明多普勒效应的公式及应用方法，公式的推导过程将从大学物理所学的基础知识开始，首先推出一维坐标系下的多普勒效应的公式，随后向二维平面拓展，由特殊到一般，进一步推导出普遍适用的机械波多普勒效应一般形式的公式。
同时，通过已经推导出来的公式与结论针对常见应用多普勒效应的场景实现量化分析，即道路交通上的汽车测速通过这种量化过程，可对日常生活中的一些常见现象有更加深刻的认识。
关键词： 机械波 平面运动 多普勒效应 测速中图分类号： O422文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)14-0060-04Application of the Doppler Effect of Mechanical Waves inAutomobile Speed MeasurementWANG Qingyu LYU Chenchen(School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan Province, 610065 China)Abstract: The Doppler effect of mechanical waves has many applications in national production and life, and it is mainly used in the measurement of the speed of various objects and the research and proof of some basic physical theories. In terms of speed measurement, in order to clarify the formula and application methods of the Doppler ef‐fect from the shallower to the deeper, the derivation process of the formula will start from the basic knowledge in university physics. Firstly, the formula of the Doppler effect under a one-dimensional coordinate system is derived, then it is extended to the two-dimensional plane, from the particular to the general, and the formula of the general form of the Doppler effect of mechanical waves which is generally applicable is further derived. At the same time, the derived formulas and conclusions are used to quantify the common scenarios which apply the Doppler effect, namely, the speed measurement of vehicles in road traffic can gain a deeper understanding of some common phe‐nomena in everyday life through this quantification process.Key Words: Mechanical waves; Planar motion; Doppler effect; Velocity measurement多普勒效应是指波源在与观测者发生相对运动时，观测者接收到的波的频率发生变化的现象，最先由奥地利物理学家、数学家、天文学家多普勒提出。
工程测量技术专业毕业设计论文：基于多普勒雷达的车辆速度测量与分析
工程测量技术专业毕业设计论文：基于多普勒雷达的车辆速度测量与分析的车辆速度测量与分析摘要随着交通流量的不断增长，对车辆速度的准确测量变得尤为重要。
传统的车辆速度测量方法存在一定的局限性，无法满足现代交通管理的需求。
基于多普勒雷达的车辆速度测量方法具有精度高、抗干扰能力强等优点，受到了广泛关注。
本文旨在研究基于多普勒雷达的车辆速度测量方法，分析其准确性和可靠性，为交通管理提供有效手段。
研究背景车辆速度是交通管理中的重要参数，准确测量车辆速度对于交通监控、交通安全和效率提升具有重要意义。
传统的车辆速度测量方法主要包括轮速传感器、视频监测等，但这些方法在准确性、可靠性和抗干扰能力方面存在一定局限性。
多普勒雷达作为一种先进的测量技术，具有精度高、抗干扰能力强等优点，适用于各种复杂交通场景。
研究意义基于多普勒雷达的车辆速度测量方法具有重要的理论和实践意义，具体表现在：1. 提高车辆速度测量的精度和可靠性，减少误判和漏判；2. 适应各种复杂交通场景，包括高速道路、城市道路、交叉口等；3. 为交通管理部门提供有效手段，实现交通流量的精确调控和交通安全预防。
研究目的本研究旨在实现以下目标：1. 设计并构建基于多普勒雷达的车辆速度测量系统；2. 探索适合于车辆速度测量的多普勒雷达技术和信号处理方法；3. 分析测量系统的准确性和可靠性，为实际应用提供参考依据。
研究方法本研究采用以下方法：1. 文献回顾：梳理和评价国内外相关研究，明确研究问题和假设；2. 系统设计：根据研究目标，设计基于多普勒雷达的车辆速度测量系统；3. 实验验证：通过实验验证系统的可行性和有效性，收集和分析车辆速度数据。
实验流程与关键技术实验流程如下：1. 选择实验场地，布置多普勒雷达设备；2. 进行车辆速度测量实验，收集原始数据；3. 对原始数据进行预处理，提取目标车辆的速度信息；4. 分析测量结果，评估测量系统的准确性和可靠性。
关键技术包括：1. 多普勒雷达设备选型与优化；2. 信号处理方法设计，包括目标车辆的识别、速度信息的提取等；3. 数据传输与处理技术，包括数据格式转换、速度信息整合等。
超声波多普勒效应测速仪的设计
超声波多普勒效应测速仪一、题目分析本设计为本次实验设计大赛基础题，其设计的原理基于多普勒效应。
题目的任务为：设计与多普勒效应相关的实验，观测其物理现象，基于实验测量数据分析被测对象的物理过程（物理量）。
要求：（1）突出实验的物理原理；（2）体现作品的物理创新思想；（3）进行不确定度分析；（4）操作简易、可用于实验教学；（5）性价比高。
从题目命题来看，目的非常明确，就是设计一个实验使之能观测多普勒效应并能测定相关物理量。
实现这个基本点的基础上，要求体现作品的物理创新思想与实用性。
再者，实验装置成本低，性能好。
创新的一个基本认识是：通过创造或引入新的技术、知识、观念或创意创造出新的产品、服务、组织、制度等新事物并将其应用于社会，以实现其价值的过程。
价值包括其经济价值、社会价值、学术价值和艺术价值等。
这里要求设计能够体现物理创新思想，即意味着设计需要另辟蹊径，走一条新路子。
至少要避开实验室已有的传统的实验设计方案。
实用性明确：操作简易，可用于实验教学。
这就要求设计人性化，易于交互，原理明确，测量准确。
性价比指标则要求控制成本，在实现同样的功能前提下其成本更加低廉。
为此首先必须正确理解多普勒效应。
多普勒效应描述的是波源或观察者，或者两者同时相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源的振动频率不同，即发生了频移。
由此可知，这一实验设计的基本任务必须立足几点：（1）波源选择。
多普勒效应是一切波动过程的共同特征，它适用的对象是波。
机械波与电磁波（光波）均可作为本次实验设计的分析对象。
水波、声波、光等都可以作为波源。
波源选择不同，其对应的检测方法不同，难度也不一样。
（2）设置合适的接收装置，便于观测和定量分析。
（3）测量对象。
利用多普勒效应可以测量物体的运动速度、液体的黏度[1]等。
本实验测量对象定为运动物体的速度。
二、方案论证根据题目分析，可选波源基本上是水波、声波与光波三种波源之一。
从直观性和形象性指标来看，水波多普勒现象最为直观，声波在听阈范围内较为直观，光波在必须借助仪器，直观性相对较弱。
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课题类别：（科研部填写）
浙江大学城市学院
大学生科研计划
课题申请表
课题名称：基于多普勒效应的汽车测速仪的研制
申报类别：1.一般课题 2√.重点课题
3．联合资助课题4。
立项不资助课题所属领域：1.√科技制作类；2.创业类；3.创意设计类；
4.经济社会发展类；
5.其他；
（请在所选项的数字前打钩）课题申请人：
所属分院、年（班）级：
指导老师：
申请时间：
申请经费： 1000元
联系电话：
浙江大学城市学院科研部
2007年12月
申请者的承诺：
我和我小组的成员保证如实填写本表各项内容。
如果获准立项，我承诺以本表为有约束力的协议，遵守“浙江大学城市学院大学生科研计划”和学生科研管理的有关规定，认真开展研究工作，按时提交项目执行报告，在规定时间内取得预期研究成果和作好课题的总结报告。
申请者（签名）：
2008 年12 月1 日
指导教师承诺：
本人承诺对本课题研究提供学术指导，督促课题研究工作有计划开展，顺利并按时完成本课题的研究计划。
指导老师（签名）：
2008 年12 月 2 日
课题介绍：阐明本课题的研究目的意义、主要研究内容、研究难点和创新点、研究工作的计划、研究的方式、产生成果的形式等（限1500字）
目的意义：
从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了，就好像一个人正在关手风琴。
这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。
当火车离去时，声波传播开来，就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。
从测速仪里射出一束射线，射到汽车上再返回测速仪。
测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。
返回波长越紧密，前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。
研究内容：
基于多普勒效应的微波雷达测速传感器，产生与汽车速度对应的多普勒频移，再经过一系列信号调理电路，产生MCU能识别的方波信号，并利用MCU测量该信号的频率，从而计算得到当前行驶汽车的车速。
当流体中的粒子从条纹区的方向经过时，会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波，称为多普勒信号。
这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。
经过条纹区粒子的速度愈高，多普勒频移就愈高。
将垂直于条纹方向上的粒子速度，除以条纹间隔，考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。
各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比，利用监测到的相位差可以来确定粒径。
研究难点和创新点：
难点：专业知识掌握不深，需克服专业知识方面问题。
创新点：在384Kb/s以上速率时，MCU达到25帧/秒，图像清晰流畅。
分辨率强，返回波长越紧密，前进的汽车速度也越快--证明驾驶员超速驾驶的可能性大。
研究工作计划：
1.查阅整合资料硬件设计
2.设计制作
3.系统调试
4.现场测试
5.总结形成报告
本课题已有研究基础：指围绕本课题的研究方向已开展的研究工作、研究准备及已产出的成果，无研究基础的不用填写本栏（限600字）
指导老师推荐意见
指导教师签字：
日期：
三、审查意见
分院（部门）审查意见：
单位盖章签名：
年月日。