超声波测量液体浓度专题实验报告

超声波测量液体浓度专题实验报告
超声波测量液体浓度专题实验报告

一、实验任务:

溶液中声波的传播速度与溶剂的浓度有密切的关系,试设计一种超声波声速的测量方法,定量研究声速与浓度的关系(变化曲线),最后能够测量出未知溶液的浓度,精度不低于5%。

二、实验要求:

1、参阅相关资料,了解超声波换能器的种类,特别是压电式超声波换能器的工 作原理。

2、比较脉冲反射法测量声速和连续波法测量声速的特点。

3、设计连续波测量液体声速的实验方案。

4、制作氯化钠溶液浓度与声速的变化曲线。 三、实验原理:

1、物理模型——机械波的产生:

首先要有作机械振动的物体(波源),其次要有能够传播这种机械振动的介质,只有通过介质质点间的相互作用,才能够使机械振动由近及远地在介质中向外传播。发生器是波源,液体是传播声波的介质。故声波是一种在弹性介质中传播的机械纵波。声速是声波在介质中的传播速度。如果声波在时间t 内传播的距离为s ,则声速为 v s

t

= ,由于声波在时间T (周期)内传播的距离为λ(波长),则v T

f =

λ ,可见,只要测出频率和波长,便可以求

出声速v 。本实验使用交流电信号控制发生器,故声波频率f 即电信号的频率,它可用频率计测量或信号发生器直接显示,而波长λ的测量常用的是相位比较法和驻波法(共振干涉法)。

2、超声波换能器:

⑴压电式换能器工作原理:用做超声波换能器的压电陶瓷被加工成平面状,并在正反两面分别镀上银层作为电极,称为压电晶片。当给压电晶片两级施加一个电压短脉冲时,由于逆压电效应,晶片将发生弹性形变而产生弹性振荡,振荡频率与晶片的声速和厚度有关,适当选择晶片的厚度可以得到超声频率范围的弹性波,即超声波。在晶片振荡过程中,由于能量的减少,其振幅也逐渐减小,通常称为脉冲波。超声波被同一压电换能器接收,由于正压电效应,振荡的晶片在两极产生振荡的电压,电压放大后可以用示波器显示。 ⑵换能器的种类:纵波波型、横波波型、表面波波型。 四、实验方案:

方案一:驻波法(共振干涉法) 1、实验方法:

声源产生的一定频率的平面声波,经过空气介质的传播,到达接收器。声波在发射面和接受面之间被多次反射,故声场是往返声波多次叠加的结果,入射波和反射波相干涉而形成驻波。在发射面和接受面之间某点的合振动方程为

)cos()2cos(

221t x A y y y ωλ

π

=+=

最大振幅(2A )处被称为驻波的“波腹点”,最小振幅(0A )处被称为“波节点”。 波腹点位置:A x A 2)(=,即πλ

π

k x =2,,.....)2,1,0(2

==k k

x λ

波节点位置:0)(=x A ,即

2

)

12(2π

λ

π

+=k x ,,.....)2,1,0(4

)

12(=+=k k x λ

可知,相邻两个波腹点(或波节点)的距离为

2

λ

,当发射面和接受面之间的距离正好是半波长的整数倍时,即形成稳定的驻波,系统处于共振状态。

.....)3,2,1,0(2

==k k

L λ

共振时,驻波的幅度达到极大,同时,接受器表面的振动位移应为零,即为波节点,但由于声波是纵波,所以声压达到极大值。理论计算表明,若改变发射器和接收器之间的距离,在一系列特定的距离上,介质将出现稳定的驻波共振现象。若保持声源频率不变,移动发射源,依次测出接受信号极

,4321,,,L L L L ,

2

=

-=?+k k L L L 则可以求出声波的波长λ,进

一步计算出声速v 。

2、实验仪器: ⑴信号发生器:(量程:100KHz~2MHz 仪器误差:Hz ) ⑵示波器:(量程: 仪器误差: ) ⑶声速测量仪:(量程: 仪器误差:0.02mm )

3、误差公式推导:

4、实验步骤:

⑴实验装置连接:

⑵实验步骤: ①调节信号发生器输出正弦信号的频率,达到与换能器谐振。

%

05.0?=?f f

②在共振条件下,将S2移近S1,在缓慢移开S2,当示波器上出现振幅最大时,几下S2的位置L0。 ③根据实验时给出的压电晶体的振动频率f ,将信号发生器的输出频率调至f 附近,调节S1、S2间距约5cm ,缓慢移动S2,增大二者间距。当示波器首次出现振幅最大时,固定S2,再仔细微调信号发生器的输出频率,使银光评上图形振幅达到最大,读出共振频率f 。 ④由近及远移动S2,逐次记下各振幅极值点的位置L1、L2、L3……L12,过程中保持频率不变。

5、实验数据:(见附录表格)

6、注意事项:(见注意事项总述) 方案二:相位比较法 1、实验方法:

由声波的波源(简称声源)发出的具有固定频率f 的声波在空间形成一个声场,声场中任一点的振动相位与声源的振动相位之差??为: v

fL

L

πλ

π?22=

=

? 在示波器上可观测到发射波与接受波信号的垂直振动合成的李萨如图形。若发射波合接受波的信号为: 1122cos()

cos()

x A t y A t ω?ω?=+??

=+?

则该利萨如图形,即合振动方程为:

2222121221212

2cos()sin ()x y xy

A A A A ????--+-=

当210???-?==时,示波器上合振动轨迹为处于第一、第三象限的直线段;当

212

π

???-?==

时,示波器上合振动轨迹为一正椭圆;当21???π-?==时,合振动轨迹

为处于第二、第四象限的直线段。三种情况下的利萨如图形分别如图1所示。一般情况下为一斜椭圆。随着相位差从0变到π时,利萨如图形会依次按如下变化:一、三象限直线段→斜椭圆 →正椭圆 →斜椭圆 →二、四象限直线段。

若在距离声源L 1处的某点振动与声源的振动反相,则??1为π的奇数倍:

),2,1,0(2)12(1

1 ==

+=?k L k λ

ππ?

若在距离声源L 2处的某点振动与声源的振动同相,则??2为π的偶数倍:

),2,1,0(222

2 ==

=?k L k λ

ππ?

相邻的同相点与反相点之间的相位差为:

π???=?-?=?12

相邻的同相点与反相点之间的距离为: 2

12λ

=

-=?L L L

将接收器由声源处开始慢慢移开,随着距离为 ,2,2

3

,,2λλλλ

,可探测到一系列与声源反相或同相的点,由此可求波长λ。

Y

X Y

X

X Y Y

X

(a) (b) (c) (d)

图 f f x y ::=11的利萨如图形

()()()a b c ????π

??π2121210

2

-=-=

-= ()d ??π2132

-=

??的测定可以用示波器观察利萨如图形的方法进行。将发射器和接收器的信号,分别输入示波器的X 轴和Y 轴,则荧光屏上亮点的运动是两个相互垂直的谐振动的合成,当Y 方向的振动频率与X 方向的振动频率比即f f y x :为整数时,合成运动的轨迹是一个稳定的封闭图形,称为利萨如图形。利萨如图形与振动频率之间的关系如图所示。

由图1可知,随着相位差的改变将看到不同的椭圆,而在各个同相点和反相点看到的则是直线。 2、实验仪器:(同方案一)3、误差公式推导:(同方案一) 4、实验步骤: ⑴实验装置连接:(同方案一) ⑵实验步骤: ①调节实验装置和仪器,将输入信号同时接入示波器的x 输入端,将接收信号电压接到示波器的y 输入端,示波器选择x-y 工作方式,得到利萨如图形。 ②改变S2的位置,从找到第一个斜线形利萨如图形开始测量,记录S2的位置坐标。 ③连续移动S2,每次得到相同的斜线形利萨如图形时,测量对应的S2的位置坐标并记录,同时记录所对应的信号频率f 。 5、实验数据:(见附录表格)6、注意事项:(见注意事项总述) 五、注意事项总述

1、声波发射器和声波接收器的两个端面尽量调平行。

2、注意电路的正负极要接正确。

3、若信号源的输出频率不稳定,可取其平均值。输出电压有效值3伏。

4、测量时应调节螺杆使S2移动,请避免空回误差。

5、当使用液体为介质测声速时,应避免液体接触到其他金属件和容栅数显尺上,以免损坏仪器。

6、使用时,应避免信号源的信号输出端短路。

7、用时差法测量时,S1和S2之间的距离要约大于10 cm 开始测量。

8、在储液槽中注入液体时,要直至将换能器完全浸没,但不能超过液面线。同时,不能将液体淋在数字显示表头上。

9、将专用信号源上的“声速传播介质”置于“液体”位置,换能器的连接端应在接线盒上的“液体”专用插座上。

纹之间的距离,从而计算出在相应的浓度下的超声波在液体中的传播速度。 实验数据表1 共振干涉法

次数k 位置Lk (cm )

5k k L L +-(cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

平均值L ?(cm )

表2 相位比较法

次数k 位置Lk (cm )

5k k L L +-(cm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

平均值L ?(cm )

参考文献

《大学物理实验》 《大学物理学》 《机械振动学》

超声光栅测液体中的声速 实验报告

实验设计说明书题目:利用超声光栅测液体中的声速 院部:理工科基础教学部 专业班级:物理学(创新实验班)1班 学生姓名:某某某 学号:41106XXX 实验日期: 2013年5月21日

超声光栅测液体中的声速 人耳能听到的声波,其频率在16Hz 到20kHz 范围内。超过20Hz 的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象,这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、实验目的 (1)学习声光学实验的设计思想及其基本的观测方法。 (2)测定超声波在液体中的传播速度。 (3)了解超声波的产生方法。 二、 仪器用具 分光计,超声光栅盒,高频振荡器,数字频率计,纳米灯。 三、 实验原理 将某些材料(如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等)的晶体沿一定方向切割成晶片,在其表面上加以交流电压,在交变电场作用下,晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动,这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中,当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时,晶片的振动会向周围介质传播出去,就得到了最强的超声波。 正文: 光声效应的发现无疑是物理学两大分支的又一次融合,利用超声光栅测量液体中的声速就是这一物理现象的应用。此次实验的仪器包括超声光栅池、超声仪、分光计、测微目镜以及光源。 由于声波是纵波,所以当超声波在液体(本实验用的是水)传播时,声波的振动会引起液体密度空间分布的周期性变化(如右图),进而导致液体的折射率亦呈周期性分布(如右图)。如果在某一时间t 0,液体密度的空间函数为: ()0s 02sin x t x π ρρρωλ??=+?- ? ?? ? ① 其中,0ρ是液体的静态密度,ρ?是密度的变化幅度,s ω是超声波的角频率,λ是超声波长,x 是超声波的传播方向,也是密度变化的空间方向;此时,折射率 的空间函数为:()0s 02sin n x n n t x πωλ? ?=+?-? ?? ?②,其中0n 为液体的静态折射率

基于单片机的超声波测距系统设计实验报告 - 重

指导教师评定成绩: 审定成绩: 自动化学院 计算机控制技术课程设计报告设计题目:基于单片机的超声波测距系统设计 单位(二级学院): 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 负责项目: 设计时间:二〇一四年五月 自动化学院制

目录 一、设计题目 (1) 基于51单片机的超声波测距系统设计 (1) 设计要求 (1) 摘要 (2) 二、设计报告正文 (3) 2.1 超声波测距原理 (3) 2.2系统总体方案设计 (4) 2.3主要元件选型及其结构 (5) 2.4硬件实现及单元电路设计 (9) 2.5系统的软件设计 (13) 三、设计总结 (17) 四、参考文献 (17) 五、附录 (18) 附录一:总体电路图 (18) 附录二:系统源代码 (18)

一、设计题目 基于51单片机的超声波测距系统设计 设计要求 1、以51系列单片机为核心,控制超声波测距系统; 2、测量范围为:2cm~4m,测量精度:1cm; 3、通过键盘电路设置报警距离,测出的距离通过显示电路显示出来; 4、当所测距离小于报警距离时,声光报警装置报警加以提示; 5、设计出相应的电子电路和控制软件流程及源代码,并制作实物。

摘要 超声波具有传播距离远、能量耗散少、指向性强等特点,在实际应用中常利用这些特点进行距离测量。超声波测距具有非接触式、测量快速、计算简单、应用性强的特点,在汽车倒车雷达系统、液位测量等方面应用广泛。本次课设利用超声波传播中距离与时间的关系为基本原理,以STC89C52单片机为核心进行控制及数据处理,通过外围电源、显示、键盘、声光报警等电路实现系统供电、测距显示、报警值设置及报警提示的功能。软件部分采用了模块化的设计,由系统主程序及各功能部分的子程序组成。超声波回波信号输入单片机,经单片机综合分析处理后实现其预定功能。 关键词:STC89C52单片机; HC-SR04;超声波测距

粘度法测分子量实验报告(精)

高聚物相对分子量的测定 一、实验目的 1、了解黏度法测定高聚物分子量的基本原理和分子。 2、测定聚乙二醇的黏均分子量。 3、掌握用乌贝路德黏度的方法。 4、用Origin或Excel处理实验数据 二、实验原理 分子量是表征化合物特征的基本参数之一。但高聚物分子量大小不一,参差不一,一般在10~10之间,所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子量的方法很多,对线型高聚物,各方法适合用范围如下; 10 端基分析〈3*4 10 沸点升高,凝固点降低,等温蒸馏〈3*4 10~10 渗透压46 10~10 光散射47 10~10 起离心沉降及扩散47 10~10 黏度法47 其中黏度发设备简单,操作方便,有相当好的实验精度,但黏度发不是测分子量的绝对方法,因为此法中所有的特征黏度与分子量的经验方程是要用其他方法来确定的,高聚物不同,溶剂不同,分子量范围不同,就要用不同的经验方程式。 高聚物在稀溶液中的黏度,主要反映了液体在流动是存在着内摩檫。在测高聚物溶液黏度求分子量时,常用到下面一些名词。 如果高聚物分子的分子量越大,则它与溶剂间的接触表面之间的经验关系为; 式中,M为粘均分子量;K为比例常数;a是与分子形状有关的经验参数。K与a植a与温度、高聚物]溶剂性质及分子量大小有关。K植受温度的影响较明显,而a值主要取决与高分子线团在某温度下,某溶剂中舒展的程度,其数值介于0.5~1之间。K 与a的值可以通过其它的实验方法确定,例如渗透压法、光散射大等,从黏度法只能测定得[ɡ] 根据实验,在足够稀的溶液中有: 这样以及对C作图得两条直线,外推到这两条直线在纵坐标轴上想叫与一点,可求出数值。为了绘图方便,引进相对浓度,即。其中,C表示溶液的真实浓度,表示溶液的其始浓度,由图可知,其中A为截距 黏度测定中异常现象的近似处理。在特定性黏度测量过程中,有时并非操作不慎,而出现对图与对图外推到时,在纵坐标轴上并不相交于一点的异常现象。在式中和

声速的测量(超声)实验报告

声速的测量(超声) 一、实验目的: ①用共振干涉法求超声声速; ②用相位比较法求超声声速。 二、实验仪器: 超声声速测量仪、信号发生器、数字频率计、同轴电缆、示波器、游标卡尺、压电陶瓷超声换能器。 三、实验原理: ①声速的测量: 利用公式νλ,测量声波的频率ν和波长λ去求声速v。 ②声压驻波:已知两列频率、振幅和振动方向相同的平面简谐波,向相反的方向传播时,叠加的合成波就是驻波,在驻波场中质点振幅最大处为波腹,质点位移振幅近似为零处为波节,相邻波腹或波长的距离为半波长(λ/2)。 ③声波波长的测量:接收器S2输出的信息有两部分:1、驻波的信息,其振幅随S2的移动而变化,在共振时,S1、S2的距离为l:,,,此时振幅较大。2、类 似行波的信息,S1、S2用的相位差,也随着S2的移动而变化,每移动λ/2,相位差改变Π(即180°)。利用这两种信息均可测量声波波长λ。(1)共振干涉法;(2)相位比较法。 四、实验方法: ①用共振干涉法测声速: 示波器的X端用内部扫描,调内部扫描与S2的信息同步,示波器上显示的是S2的交流信号按时间展开的图形,移动S2示波器上图形有时很大,有时很小。在S2移动范围内,仔细测多个出现极大值时S2的位置l1、l2、……、l n,用逐差法求出λ,再求声速v。 ②用相位比较法测声速: 示波器的X端用内部扫描,调内部扫描与S2的信息同步,移动S2示波器上的图形会从椭圆变换到一条直线,再从直线变换到一个反方向的椭圆,往复变换。在S2移动范围内,仔细测多个出现直线时S2的位置l1、l2、……、l n,用逐差法求出λ,再求声速v。 ③记录实验室的实温t。 ④用当前实温和公式求出声速,与以上两种方法求出的声速进行比较, 分析。 五、数据处理: 温度:34℃频率:37500Hz 共振干涉法(单位:mm): 218.98 213.58 209.20 204.56 199.62 194.92 190.64 185.72 180.62 176.52 相位比较法(单位:mm): 174.60 169.60 164.80 160.68 155.90 151.22 146.28 141.58 136.68 131.70 共振干涉法: λ

超声波测距仪硬件电路的设计

超声波测距仪电路设计实验报告 轮机系楼宇071 周钰泉2007212117 实验目的:了解超声波测距仪的原理,掌握焊接方法,掌握电路串接方法,熟悉电路元件。 实验设备及器材:电烙铁,锡线,电路元件 实验步骤:1,学习keil软件编写程序2、焊接电路板3、运行调试 超声波测距程序: #include unsigned char code dispbitcode[]={0x31,0x32,0x34,0x38,0x30,0x30, 0x30,0x30}; unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x77,0x7c,0x 39}; unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,10,0,0}; unsigned char dispcount; unsigned char getdata; unsigned int temp; unsigned int temp1;

unsigned char i; sbit ST=P3^0; sbit OE=P3^1; sbit EOC=P3^4; sbit CLK=P3^5; sbit M1=P3^6; sbit M2=P3^7; sbit SPK=P2^6; sbit LA=P3^3; sbit LB=P3^2; sbit LC=P2^7; sbit K1=P2^4; sbit K2=P2^5; bit wd; bit yw; bit shuid; bit shuig; unsigned int cnta; unsigned int cntb; bit alarmflag; void delay10ms(void) { unsigned char i,j; for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { M1=0; M2=0; yw=1; wd=0; SPK=0; ST=0; OE=0; TMOD=0x12; TH0=0x216; TL0=0x216; TH1=(65536-500)/256; TL1=(65536-500)%256; TR1=1; TR0=1; ET0=1; ET1=1; EA=1; ST=1; ST=0; while(1) { if(K1==0) { delay10ms(); if(K1==0) { yw=1; wd=0; } } else if(K2==0) { delay10ms(); if(K2==0) { wd=1; yw=0; } } else if(LC==1) { delay10ms(); if(LC==1) { M1=0; M2=1; temp1=13; shuid=0; shuig=1; LB=0; } } else if((LC==0) && (LB==1)) { delay10ms(); if((LC==0) && (LB==1)) { M1=0; M2=0; temp1=12; shuig=0; shuid=0; LB=0; }

测量电压实验报告

测量电压实验报告 篇一:基于Labview的电压测量仿真实验报告 仿真实验一基于Labview的电压测量仿真实验 一、实验目的 1、了解电压测量原理; 2、通过该仿真实验熟悉虚拟仪器技术——LABVIEW的简单编程方法; 3、通过本次实验了解交流电压测量的各种基本概念。 二、实验仪器 微机一台、LABVIEW8.5软件三、实验原理 实验仿真程序如下(正弦波、三角波、锯齿波、方波(占空比30%、50%、60%): 四、实验内容及步骤 (1)自己编写LABVIEW仿真信号源实验程序,要求可以产生方波(占空比 可调)、正弦波、三角波、锯齿波等多种波形,而且要求各种波形的参数可调、可控。 (2)编写程序对各种波形的有效值、全波平均值、峰

值等进行测量,在全波平均值测量时要注意程序编写过程。同时记录各种关键的实验程序和实验波形并说明。 实验所得波形如下:(正弦波、三角波、锯齿波、方波(占空比30%、50%、60%): 正弦波: 三角波: 锯齿波: 方波(占空比30%): 方波(占空比50%): 方波(占空比60%): (3)对各种波形的电压进行测量,并列表记录。如下表: 五、实验小结 由各波形不同参数列表可知,电压量值可以用峰值、有效值和平均值表征。被测电压是非正弦波的,必须根据电压表读数和电压表所采用的检波方法进行必要地波形换算,才能得到有关参数。 篇二:万用表测交流电压实验报告1

万用表测交流电压实验报告 篇三:STM32 ADC电压测试实验报告 STM32 ADC电压测试实验报告 一、实验目的 1.了解STM32的基本工作原理 2. 通过实践来加深对ARM芯片级程序开发的理解 3.利用STM32的ADC1通道0来采样外部电压值值,并在TFTLCD模块上显示出来 二、实验原理 STM32拥有1~3个ADC,这些ADC可以独立使用,也可以使用双重模式(提高采样率)。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有18个通道,可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中 接下来,我们介绍一下执行规则通道的单次转换,需要用到的ADC寄存器。第一个要介绍的是ADC控制寄存器(ADC_CR1和ADC_CR2)。ADC_CR1的各位描述如下: ADC_CR1的SCAN位,该位用于设置扫描模式,由软件

液体黏度的测定-实验报告

物理实验报告 液体黏度的测定 各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时,平行于流动方向的各层流体之间,其速度都不相同,即各层间存在着滑动,于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内,与流动方向相反,其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比,比例系数称为“黏度”(又称黏滞系数,viscosity )。它表征液体黏滞性的强弱,液体黏度与温度有很大关系,测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上,凡是涉及流体的场合,譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等,无不需要考虑黏度问题。 测量液体黏度的方法很多,通常有:①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道,再测出在一定长度的管道上的压降,算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下,通过下落速度的测量,算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间,一圆筒固定,另一圆筒以已知角速度转动,通过所需力矩的测量,算出黏度。④奥氏黏度计法。已知容积的液体,由已知管径的短管中自由流出,通过测量全部液体流出的时间,算出黏度。本实验基于教学的考虑,所采用的是奥氏黏度计法。 实验一 落球法测量液体黏度 一、【实验目的】 1、了解有关液体黏滞性的知识,学习用落球法测定液体的黏度; 2、掌握读数显微镜的使用方法。 二、【实验原理】 将液体放在两玻璃板之间,下板固定,而对上板施以一水平方向的恒力,使之以速度v 匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度v 移动;黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下,由于层与层之间存在摩擦力的作用,速度快的带动速度慢的,因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比,越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”(viscosity force )。设两板间的距离为x ,板的面积为S 。因为没有加速度,板间液体的黏滞力等于外作用力,设为f 。由实验可知,黏滞力f 与面积S 及速度v 成正比,而与距离x 成反比,即 x v S f η= (2-5-1) 式中,比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”(Pa ·s )或k g ·m -1·s -1。

声速测量实验报告

大学物理实验课教案 俸永格(136********) 教学题目:声速的测量 教学对象:10级电子信息班、10动医学班、10级农机班、10级植保班。授课地点:海南大学基础实验楼2610室。 教学重点:让学生了解测量超声波在媒介中传播速度的实验设计思想和实验方法。 教学难点:让学生熟练掌握双踪示波器、SV5/7测试仪、SV8信号源的协调使用并完成两正交信号相位差的多次测量。 一实验目的: (1)加深对驻波及振动合成等理论知识的理解, (2)掌握用驻波法、相位法测定超声波在媒介中的传播速度, (3)了解压电换能器的工作原理,进一步熟悉示波器的使用方法提高运用示波器观测物理参数的综合运用能力。 二实验仪器: GW-680双踪示波器一台,SV8信号发生器一台,SV7测试仪一台,同轴电缆若干。 三实验原理 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波(频率超过2×104Hz的声波)传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。实验室常用驻波法和相位法进行测量。 (一)驻波法测量声速基本原理 如图所示为两列同频率、同振幅、振动方向平行且相向传波的机械波在媒介中形成的驻波波形,其波腹间距与波节间距均为半个波长。通过对波腹(节)

间距X的测量便可实现对波长λ的间接测量,结合对驻波谐振频率f的测量便可间接求算声波的传播速度v。 v = λ×f λ=2X v = 2X×f 原理图示1(驻波法原理图) (二)相位法测量声速基本原理 请同学们自行完成!要求体现以下两个方面的内容! (1)简谐振动正交合成的基本原理, (2)利用李萨如图形的相位差特点间接测量声速的基本原理。 四实验内容与步骤 (一)驻波法测声速 实验连线图示1(驻波法) (1)了解测试仪的基本结构,调节两个换能器的间距5cm左右。 (2)初始化示波器面板获得扫描线。 (3)按图示1正确连线,将示波器的扫描灵敏度与通道1垂直灵敏度旋钮分别调至适当档位,缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置

PLC超声波测距实验报告082039140程稳

利用plc的高速计数模块进行超声波测距实验 ―――――微型控制计算机暑期设计实验报告 082039140程稳 利用51单片机来驱动超声波模块测距,是一件很容易的事,只需要结合定时中断和外部中断,利用12M或更高的晶振频率即可精确获取从发射到接收到超声波之间的时间,平均1ms对应 3.4cm的行程,本GE比赛设计需要物位测量的最大距离是30cm,即需要30*2/3.4=17.64ms,而GE PAC RX3i的PME软件梯形图程序得扫描周期2ms以上,就算是最快的定时节点也有1ms,所以若直接用PLC的普通离散量输入模块IC694MDL654输入节点来测量接收到超声波回波的时间的误差为1ms,误差距离3.4/2=1.7cm,结果自然不理想,更严重的问题在于PLC该模块无硬件中断响应功能,是不能测电平宽度的。总之PLC的IO口工作在低速模式下是难以胜任高速测量任务的,但可喜的是GE PLC 的高速计数模块HSC304能处理2MHZ的信号,但仍无硬件中断功能。于是想能否干脆把单片机测出的电平时间数据通过串口发送给PLC,我也试着这样连线测试,不过PLC串口的使用不像单片机这么简单,没有相关资料,PLC内部寄存器找不到PLC从单片机接收的数据。于是仍决定放弃此方案,回到高速计数模块。再认真阅读此模块配置信息和实验调试后,发现其可以测量出外部信号频率,于是想既然PLC无法直接测电平宽度,那干嘛不测量频率,有了频率自然有周期,有周期自然有电平宽度!

利用plc的高速计数模块检测超声波测距仪的信号接收端的频率,正常情况下应使用频率直接求得周期接而来计算时间,但由于实际测得这样根本很难实现,所以直接测频率,并利用示波器查看该频率的波形,并修改程序使得在所测距离变化的情况下,一周期内的低电平保持不变(高电平所持续的时间表示超声波从发出到接收到所经历的时间,低电平是延时,为了使得波形正常),然后测出频率及其所对应的距离。 以下是用虚拟示波器测出的超声波模块在不同距离测量回波接收脚电压波形:

基本测量实验报告

基本测量(实验报告格式)、实验项目名称实验一:长度和圆柱体体积的测量实验二:密度的测量 二、实验目的实 验一目的: 1、掌握游标的原理,学会正确使用游标卡尺。 2、了解螺旋测微器的结构和原理,学会正确使用螺旋测微器。 3 、掌握不确定度和有效数字的概念,正确表达测量结果。 实验二目的: 1、掌握物理天平的正确使用方法。 2、用流体静力称量法测定形状不规则的固体的密度。 3、掌握游标卡尺,螺旋测位器,物理天平的测量原理及正确使用方法 4、掌握不确定度和有效数字的概念,正确表达测量结果 5、学会直接测量量和间接测量量的不确定度的计算,正 确表达测量结果 三、实验原理 实验一原理:

1、游标卡尺的使用原理 游标副尺上有n个分格,它和主尺上的(n-1)格分格的总长度相等,一般主尺上每一分格的长度为1mm,设游标上每一个分格的长度为x,则有nx=n-1,主尺上每一分格与游标上每一分格的差值为1-x= (mm)是游标卡尺的最小读数,即游 标卡尺的分度值。若游标上有20个分格,则该游标卡尺的 分度值为=0.05mm,这种游标卡尺称为20分游标卡尺;若游标上有50个分格,其分度值为=0.02mm,称这种游标卡尺为50分游标卡尺。 2、螺旋测微器的读数原理: 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的,即螺杆在螺母中旋转一周,螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此,沿轴线方向移动的微小距离,就能用圆周上的读数表示出来。 3、当待测物体是一直径为d、高度为h的圆柱体时, V =兀* * h 物体的体积为:一4 d2只要用游标卡尺测出高度 h,用螺旋测微器测出直径d,代 入上式即可

测量液体黏度实验报告

液体黏度的测量 物理学系 一、 引言 黏滞性是指液体、气体和等离子体内部阻碍其相对流动的一种特性。如果在流动的流体中平行于流动方向将流体分成流速不同的各层,则在任何相邻两层的接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反的阻力或曳力存在。液体的黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要的意义。例如,许多心血管疾病都与血液的黏度有关;石油在封闭的管道中输送时,其输运特性与黏滞性密切相关。本实验旨在学会使用毛细管和落球法测定液体黏度的原理并了解分别适用范围,掌握温度计、密度计、电子秒表、螺旋测微器、游标卡尺的使用,并学会进行两种测量方法的误差分析。 二、 实验原理 (一) 落球法 当金属小圆球在黏性液体中下落时,它受到3个力,重力mg 、浮力和粘滞阻力。如果液体无限深广,在下落速度v 较小下,粘滞阻力F 有斯托克斯公式 F =6 (1) r 是小球的半径;称为液体的黏度,其单位是Pa ·s.小球刚进入时重力大于浮力和粘滞阻力之和,运动一段时间后,速度增大,达到三个力平衡,即 mg= +6 (2) 于是小球作匀速直线运动,由(2)式,并用3,,62 l d m d v r t πρ'===代入上式,并因为待测液体不能满足无限深广的条件,为满足实际条件而进行修正得 -g d 118(1 2.4)(1 1.6)t d d l D H ρρη'=++2() (3) 其中ρ'为小球材料的密度,d 为小球直径,l 为小球匀速下落的距离,t 为小球下落l 距离所用的时间,D 为容器内径,H 为液柱高度。 (二) 毛细管法 若细圆管半径为r ,长度为L ,细管两端的压强差为P ?,液体黏度为η,则其

声速的测定实验报告

声速的测定实验报告 1、实验目的 (1)学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。 (2)进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。 (3)学会用逐差法处理数据。 2、实验仪器 超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B 、示波器ST16B 。 3、实验原理 3.1 实验原理 声速V 、频率f 和波长λ之间的关系式为λf V =。如果能用实验方法测量声波的频率f 和波长λ,即可求得声速V 。常用的测量声速的方法有以下两种。 3.2 实验方法 3.2.1 驻波共振法(简称驻波法) S 1发出的超声波和S 2反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的 频率和驻波系统的固有频率相等时,此驻波的振幅才达到最大值,此时的频率为共振频率。 驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关,还取决于边界条件,在声速实验中, S 1、S 2即为两边界,且必定是波节,其间可以有任意个波节,所以驻波的共振条件为: Λ Λ3,2,1,2 ==n n L λ (1) 即当S 1和S 2之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时,驻波系统处于共振状态,驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足(1)式时,驻波系统偏离共振状态,驻波振幅随之减小。 移动S 2,可以连续地改变L 的大小。由式(1)可知,任意两个相邻共振状态之间,即 S 2所移过的距离为: () 22 2 11λ λ λ = ? -+=-=?+n n L L L n n (2) 可见,示波器上信号幅度每一次周期性变化,相当于L 改变了2λ。此距离2λ 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得,频率可由低频信号发生器上的频率计读得,根据f V ?=λ,就 可求出声速。 3.2.2 两个相互垂直谐振动的合成法(简称相位法) 在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为李沙如图形。其轨迹方程为: ()()φφφφ122122122 12 2-=-- ???? ??+???? ??Sin Cos A A XY A Y A X (5) 在一般情况下,此李沙如图形为椭圆。当相位差 12=-=?φφφ时,由(5)式,得 x A A y 12=,即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[参见图16—2(a)]。

基于单片机的超声波测距系统实验报告

基于单片机的超声波测距系统实验报告

一、实验目的 1.了解超声波测距原理; 2.根据超声波测距原理,设计超声波测距器的硬件结构电路; 3.对设计的电路进行分析能够产生超声波,实现超声波的发送与接收,从而实现利用 超声波方法测量物体间的距离; 4.以数字的形式显示所测量的距离; 5.用蜂鸣器和发光二极管实现报警功能。 二、实验容 1.认真研究有关理论知识并大量查阅相关资料,确定系统的总体设计方案,设计出系 统框图; 2.决定各项参数所需要的硬件设施,完成电路的理论分析和电路模型构造。 3.对各单元模块进行调试与验证; 4.对单元模块进行整合,整体调试; 5.完成原理图设计和硬件制作; 6.编写程序和整体调试电路; 7.写出实验报告并交于老师验收。 三、实验原理 超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距S=Ct/2,式中的C为超声波波速。由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理,单片机(AT89C51)发出短暂的40kHz信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被送至LED显示电路进行显示。 (一)超声波模块原理: 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理:采用 IO 口 TRIG 触发测距,给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测是否有信号返回;有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图1。其中VCC 供5V 电源,GND 为地线,TRIG 触发控制信号输入,ECHO 回响信号输出等四支线。

测量学实验报告范本

测量学实验报告 Record the situati on and less ons lear ned, find out the exist ing p roblems and form future coun termeasures. 名: 位: 间:

编号:FS-DY-20114 测量学实验报告 i说明:本报告资料适用于记录基本情况、过程中取得的经验教训、发现存在的问题 I I i以及形成今后的应对措施。文档可直接下载或修改,使用时请详细阅读内容。 I ! ____________________________________________________________________________ 测量学实验报告 测量学(又名测地学)涉及人类生存空间,及通过把空 间区域列入统计(列入卡片索引),测设定线和监控来对此进行测定。它的任务从地形和地球万有引力场确定到卫土地测量学(不动产土地),土地财产证明,土地空间新规定和城市发展。 、实验目的;由于测量学是一门实践性很强的学科,而 测量实验对培养学生思维和动手能力、掌握具体工作程序和内容起着相当重要的作用。实习目的与要求是熟练掌握常用测量仪器(水准仪、经纬仪)的使用,认识并了解现代测量仪器的用途与功能。在该实验中要注意使每个学生都能参加各项工作的练习,注意培养学生独立工作的能力,加强劳动观点、集体主义和爱护仪器的教育,使学生得到比较全面的锻炼和提高.

测量实习是测量学理论教学和实验教学之后的一门独 立的实践性教学课程,目的在于: 1、进一步巩固和加深测量基本理论和技术方法的理解 和掌握,并使之系统化、整体化; 2、通过实习的全过程,提高使用测绘仪器的操作能力、 测量计算能力.掌握测量基本技术工作的原则和步骤; 3.在各个实践性环节培养应用测量基本理论综合分析问 题和解决问题的能力,训练严谨的科学态度和工作作风。 、实验内容 步骤简要:1)拟定施测路线。选一已知水准点作为高程 起始点,记为a,选择有一定长度、一定高差的路线作为施 测路线。然后开始施测第一站。以已知高程点a作后视,在其上立尺,在施测路线的前进方向上选择适当位置为第一个立尺点(转点1)作为前视点,在转点1处放置尺垫,立尺 (前视尺)。将水准仪安置在前后视距大致相等的位置(常用 步测),读数a1,记录;再转动望远镜瞄前尺读数b1,并记2)计算高差。h1=后视读数一前视读数=a1-b1,将结果记

超声波测声速实验报告

实验名称:超声波测声速实验报告 一、实验目的 (1)、了解超声波的发射和接收方法。 (2)、加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。 (3)、掌握用干涉法和相位法测声速。 二、实验原理 由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:v = f λ,只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法(共装置图。 波与发射波叠加,它们波动方程分别是: 叠加后合成波为:

的各点振幅最大,称为波腹,对应的位置: ( n =0,1,2,3……) 的各点振幅最小,称为波节,对应的位置: ( n =0,1,2,3……) 因此只要测得相邻两波腹(或波节)的位置Xn、Xn-1即可得波长。 相位比较法测波长:从换能器S1发出的超声波到达接收器S2,所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差:φ=2∏x/λ,其中λ是波长,x为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时,相位差就改变2∏。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。 三、实验仪器 超声声速测定仪:主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。函数信号发生器:提供一定频率的信号,使之等于系统的谐振频率。示波器:示波器的x, y轴输入各接一个换能器,改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长,结合频率,可以求得空气中的声速。 四、实验内容 1.调整仪器使系统处于最佳工作状态。 2.用驻波法(共振干涉法)测波长和声速。

3.用相位比较法测波长和声速。 五、实验数据及处理: f=34kHz; Vp-p=5V; L=3.976cm; 六、实验结论: 波长λ=1.0612cm; 由此声速经测算为v=(354±3)m/s; U=0.8% 七、思考题: 1.固定距离,改变频率,以求声速。是否可行? 答:不行,由“v = f λ”,距离一定后使得波长无法计算。 2.各种气体中的声速是否相同?为什么? 答:不同,因为不同气体的密度不同,声波在不同介质中波长改变,根据公式可得结论。

stm32超声波测距汇总

嵌入式系统及应用开放性实验报告 Stm32 HC-SR04超声波测距

第一章绪论 1.1STM32超声波测距系统 1.1.1 HC-SR04超声波测距模块简介 HC-SR04 超声波测距模块可提供2cm-400cm 的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 使用电压:DC---5V 静态电流:小于2mA 电平输出:高5V 低0V 感应角度:不大于15度 探测距离:2cm-450cm 高精度:可达3mm 1.1.2 HC-SR04超声波测距模块原理 采用IO 口TRIG 触发测距,给TRIG至少10us 的高电平信号; 模块自动发送8个40khz 的方波,自动检测是否有信号返回; 有信号返回,通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超 声波从发射到返回的时间。 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; T(℃)={(V25-Vsense)/Avg_Slope}+25 V25=Vsense 在25 度时的数值(典型值为: 1.43)。 Avg_Slope=温度与Vsense 曲线的平均斜率(单位为mv/℃或uv/℃)(典型值为4.3Mv/℃)。 利用以上公式,我们就可以方便的计算出当前物体超声波模块之间的距离。 程序中使用: 测试距离=高电平时间*声速(340M/S))/2 这个公式 1.2 设计要求 使用ARM开发板上硬件资源与超声波模块结合,编程实现实时距离显示功能,通过数码管实时显示距离,并在距离小于设定报警距离时使用蜂鸣器报警。1.3 总体设计方案及框图

1.3.1 距离测量及获取方法 通过设置定时器,开启中断,读取ECHO 输出高电平的持续时间,计算结果 作为当前距离。1.3.2 总体设计方案 实时距离: 本超声波测距系统可实现对距离的实时测量,并不断显示在数码 管上 保持距离: 用户可通过按键使得当前距离值在数码管保持, 也可再次返回对 距离的实时测量,此模式下距离小于报警值不会报警,仅为显示模式。 两种模式相互转换,并且可以在距离保持状态时通过按键进入修改报警距离模式,如果实测距离小于下限值,蜂鸣器报警,当距离大于下限值时,报警自动停止。 1.3.3 程序框图 K5 按下 K6按下 否 是 K7按下 是 否 否 超声波测距数码管显示距离K4是否按下 显示当前距离K7是否按下 开始初始化 数码管及按键扫描 SV++ SV-- K1是否按下

基于单片机的超声波测距仪设计

基于单片机的超声波测距仪设计

基于单片机的超声波测距仪设计 1总体设计方案介绍 1.1超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播,在到达被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波,其声速v 与温度有关,下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。 表1-1 超声波波速与温度的关系表 表1-1 1.2超声波测距仪原理框图如下图 单片机发出40kHZ的信号,经放大后通过超声波发射器输出;超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大,用锁相环电路进行检波处理后,启动单片机中断程序,测得时间为t,再由软件进行判别、计算,得出距离数并送LED

显示。 图1-1 超声波测距仪原理框图 2 系统的硬件结构设计 硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号,利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管,段码用74LS244驱动,位码用PNP三极管8550驱动。 2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理 2.1.1 51系列单片机的功能特点 5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式,内部由CPU,4kB的ROM,256 B的RAM,2个16b的定时/计数器TO和T1,4个8 b的工/O端I:IP0,

超声波测距实验报告

电子信息系统综合设计报告 超声波测距仪

目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 理论基础 (3) 1.3 系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1 系统控制模块 (5) 2.2距离测量模块 (5) 2.3 温度测量模块 (5) 2.4 实时显示模块 (5) 2.5 蜂鸣报警模块 (6) 第三章硬件电路设计 (6) 3.1 超声波收发电路 (6) 3.2 温度测量电路 (7) 3.3 显示电路 (8) 3.4 蜂鸣器报警电路 (9) 第四章软件设计 (10) 第五章调试过程中遇到的问题及解决 (11) 5.1 画PCB及制作 (11) 5.2 焊接问题及解决 (11) 5.3 软件调试 (11) 实验总结 (13) 附件 (14) 元器件清单 (14) HC-SR04超声波测距模块说明书 (15) 电路原理图 (17) PCB图 (17) 程序 (18)

摘要 该系统是一个以单片机技术为核心,实现实时测量并显示距离的超声波测距系统。系统主要由超声波收发模块、温度补偿电路、LED显示电路、CPU处理电路、蜂鸣器报警电路等5部分组成。系统测量距离的原理是先通过单片机发出40KHz 方波串,然后检测超声波接收端是否接收到遇到障碍物反射的回波,同时测温装置检测环境温度。单片机利用收到回波所用的时间和温度补偿得到的声速计算出距离,显示当前距离与温度,按照不同阈值进行蜂鸣报警。由于超声波检测具有迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制的特点,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在生产生活中得到广泛的应用,例如超声波探伤、液位测量、汽车倒车雷达等。 关键词:超声波测距温度测量单片机 LED数码管显示蜂鸣报警 第一章绪论 1.1设计要求 设计一个超声波测距仪,实现以下功能: (1)测量距离要求不低于2米; (2)测量精度±1cm; (3)超限蜂鸣器或语音报警。 1.2理论基础 一、超声波传感器基础知识 超声波传感器是利用晶体的压电效应和电致伸缩效应,将机械能与电能相互转换,并利用波的特性,实现对各种参量的测量。 超声波的传播速度与介质的密度和弹性特性有关,与环境条件也有关: 在气体中,超声波的传播速度与气体种类、压力及温度有关,在空气中传播速度为C=331.5+0.607t/0C (m/s) 式中,t为环境温度,单位为0C. 二、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。 三、超声波测距原理 由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在空气中传播的距离较远,因而超声波

超声波模块实验报告

超声波模块编程控制 实验报告 院、系机械与电气工程学院 专业班级机械125班第五组 姓名李泉军同组人赵凯,徐思琪,郭明开,韦耀辰

实验日期2014 年11 月21 日 一、实验原理 通过超声波发射装置发出超声波,根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2) 二、超声波工作原理简介 (1) 采用IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回; (3)有信号返回,通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 本模块使用方法简单,一个控制口发一个10US以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,即可以达到你移动测量的值

三、系统硬件电路图及实物照片 超声波测距电路图 显示距离10cm

四、系统软件程序流程图及程序清单

N Y Y Y N N Y Y 程序清单: //晶振9.6MHZ ,默认8分频,计时步距8/9.6=0.833333us #include #include] ‘开始 初始化IO 口,初始化中断(上升沿触发) PB2口激活超声波模块 检测Echo 回响信号 INT0上升沿引发了中断? INT0下降引发了中断? 设为下降沿触发中断,打开定时器(64分频,普通模式) PB1是否为 高电平? PB1是否为低电平? 设为上升沿触发中断, 关闭定时器,读取 TCNT0的值 TCNT0清零 计算距离(单位:厘米) 采用5161BS 数码管串联 显示两位数

液体黏度的测定实验报告记录

液体黏度的测定实验报告记录

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物理实验报告 液体黏度的测定 各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时,平行于流动方向的各层流体之间,其速度都不相同,即各层间存在着滑动,于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内,与流动方向相反,其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比,比例系数称为“黏度”(又称黏滞系数,viscosity )。它表征液体黏滞性的强弱,液体黏度与温度有很大关系,测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上,凡是涉及流体的场合,譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等,无不需要考虑黏度问题。 测量液体黏度的方法很多,通常有:①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道,再测出在一定长度的管道上的压降,算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下,通过下落速度的测量,算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间,一圆筒固定,另一圆筒以已知角速度转动,通过所需力矩的测量,算出黏度。④奥氏黏度计法。已知容积的液体,由已知管径的短管中自由流出,通过测量全部液体流出的时间,算出黏度。本实验基于教学的考虑,所采用的是奥氏黏度计法。 实验一 落球法测量液体黏度 一、【实验目的】 1、了解有关液体黏滞性的知识,学习用落球法测定液体的黏度; 2、掌握读数显微镜的使用方法。 二、【实验原理】 将液体放在两玻璃板之间,下板固定,而对上板施以一水平方向的恒力,使之以速度v 匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度v 移动;黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下,由于层与层之间存在摩擦力的作用,速度快的带动速度慢的,因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比,越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”(viscosity force )。设两板间的距离为x ,板的面积为S 。因为没有加速度,板间液体的黏滞力等于外作用力,设为f 。由实验可知,黏滞力f 与面积S 及速度v 成正比,而与距离x 成反比,即 x v S f η= (2-5-1) 式中,比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”(Pa ·s )或k g ·m -1·s -1。

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