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所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多...
大学物理般都用声波和超声波做实验误差原因：1、频率源稳定2、频率计准确3、运行速度准确4、介质（般空气）稳定受干扰风吹5、多台仪器放起相互干扰6、超声波距离太远...
一物体沿直线运动，声波沿物体运动方向传播，当声波入射到运动物体上时要发生发射，根据多普勒效应原理，沿物体运动方向反射波的频率与入射波的频率有如下关系[1]
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多普勒测速原理
利用声学多普勒测速原理，采用矢量合成方法，测量流速的垂直剖面分布的仪器，测量一次可测得一个剖面上若干层水流速度的三维分量和绝对方向。 ...
摘要:雷达测速的原理是应用多谱勒效应，即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应，雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度。 雷达测速的原理 雷达测速的原理是应用多谱勒效应，即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应...
，它输出数字量。开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。 霍尔开关传感器测速原理： 小磁铁固定在转盘上，转盘与电机轴相连，同步转动，小磁铁通过霍尔传感器时，霍尔传感器产生一个相应的脉冲...
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······物理实验第20卷第2期3；多普勒效应测速实验；――介绍我校一个选做物理实验；童培雄刘贵兴沈元华；(复旦大学物理系上海200433)；摘要主要介绍利用多普勒效应进行物体运动速度测量的；关键词拍拍频多普勒效应；1前言；成部分.,而且应用.例如在交通方面,用微波多普勒；为了让学生对多普勒效应有较深刻的理解,特别是对多；,v,v′分别为声源与声波接收器；,Μ,Μ′分
物理实验　第20卷　第2期3
多普勒效应测速实验
――介绍我校一个选做物理实验
童培雄　刘贵兴　沈元华
(复旦大学物理系上海200433)
　　摘　要　主要介绍利用多普勒效应进行物体运动速度测量的实验,有一个定量认识.
关键词　拍　拍频　多普勒效应
成部分.,而且应用.例如在交通方面,用微波多普勒测速仪可以测定汽车的行驶速度;在军事上,利用多普勒效应可使雷达能够区分飞机与飞机上施放的烟幕(金属箔等的干扰物),提高了雷达识别能力.此外在医疗诊断与气象预报中也有广泛的应用.1997年,美国斯坦福大学朱棣文等科学家获得诺贝尔奖的工作――激光冷却中也用到了光的多普勒效应。
为了让学生对多普勒效应有较深刻的理解,特别是对多普勒测速有定量的了解,我校自学物理实验室设计了一个利用声波的多普勒效应和“拍”测量小车运动速度的实验装置让学生自己进行测速实验.教学实践证明了该实验设计合理、性能稳定,物理内容丰富、教学效果好,深受学生的欢迎.特别是本实验中声源发出的声波不用人耳听不到的超声波,而选用人耳听得到的声波(声音),比较直观、形象.2　实验原理
,v,v′分别为声源与声波接收器
,Μ,Μ′分别为声源发出与接收器接收到的声波频率.在本实验中,介质为空气,声波接收器运动速度为零v′=0,可解得
　　设Μ′-Μ=?Μ,则式(2)成为
(3)v=?Μ+Μ
当Μμ?Μ时,分母中的?Μ可忽略不计,则式(3)可写为
　　由于V是已知的,所以只要设法测出?Μ和Μ,就可得到声源的运动速度v(实验中v方向已知).这就是多普勒效应测速法的基本原理.
3　实验装置
多普勒效应测速实验的装置主要由导轨、小车、声波接收器(话筒)、声源(扬声器)和传送系统等五部分组成.小车通过铜钩与链条带连接,链条带由电动机带动使小车在导轨上作匀速运动,如图1所示.实验装置中导轨长115m,两根导轨相距16cm.小车长30cm,宽24cm.
实验装置与信号发生器、数字实时示波器的接线方法如图2所示.其中S1,S2两个输出
根据声波的多普勒效应公式,当声源与声波接收器(观察者)沿着两者的连线相对运动时,接收器接收到的频率为
(1)Μ′=ΜV-v
4物理实验　第20卷　第2期
端输出的频率、相位都相同,输入Y1与Y2的两个信号进行叠加而形成“拍”,拍频就是两个信号频率之差?Μ,声源的声波频率Μ直接可以从信号发生器上读出,声速V可以根据实验时的环境温度查表而得到,最后根据公式可得出声源运动速度v
示波器采用TDS210型数字实时示波器,该示波器可以将不易捕捉到的单次或瞬间的信号波形记录与存储下来,便于分析.在本实验中,它可以同时记录和存储Μ,Μ′和?Μ的波形,还可以根据需要把波形打印出来.信号发生器采用XD27低频信号发生器,它输出信号频率范围20Hz～20kHz,其功率和稳定性都可达到实验要求.
,导轨上安如图3(b)所示(),
1.链条传送带2.支架3..5.电动机自动开关..8..10.场声器11.小车后轮13.
响小车速度,细铜线直径小于014mm.两根细铜线相距2mm左右,并用涤纶胶粘纸固定,铜线与导轨之间用涤纶胶粘纸绝缘,两根细铜线的一端分别接入电子秒表计时钮(引出线用屏蔽线),而另一端开路.当小车前轮与后轮分别通过计时装置时,两根细铜线上的A点与B点通过车轮导电而接通,相当于前、后两次按动电子秒表,秒表的读数?t就是前轮与后轮分别经过计时装置的时间差,小车前轮与后轮中心之间的距离l可以用米尺量出.最后计算得出用秒表测的小车运动速度vs.
1.数字实时示波器2.扬声器3.话筒4.
信号发生器
4　实验过程
1.导轨2.电动机开关3.开关拨扭4.小车
实验开始,小车置于导轨的右端,示波器置于“触发”状态,当扬声器发出某一频率声波Μ,打开电动机开关,小车开始运动,秒表自动测出小车前轮与后轮分别经过计时装置时间差?t.当小车在导轨上运行到某一位置时,按下示波器上“run”(启动)键,示波器被触发,在示波器上分别显示了声源发出的声波与接收到的声波两根扫描轨迹(要求两根扫描轨迹的幅度基本上相等,否则重新选择幅度档址).等一屏扫描结束后,示波器自动停止扫描,图像固定(存储).将两个波形叠加,这时很清楚地在示波器上看到“拍”,读出拍频?Μ.最后测量距离l,计算得到v,vs,并相互比较.
1.导轨2.细铜线3.涤纶胶粘纸
　　小车运行到导轨末端时,为了避免电动机继续通电,我们在一根导轨末端加装一个电动
机自动关闭的保护装置,如图3(a)所示.
实验中应尽量选用口径大的扬声器,这样话筒接收到声波的振幅较稳定,本实验中选用功率大于5W的8英寸的扬声器.
物理实验　第20卷　第2期5
5　实验结果
表1　多普勒效应测速-1
???v??cm?s
表2s-vs??cm?s
1)由于本实验中声源发出的波不是超声
波,频率较低,接收到的声波容易受到干扰(如房间墙面等反射),所以需要反复调节信号发生器的频率,选择合适频率,使接收到的声波的波幅在测量过程中保持稳定.
2)学生通过选做本实验后认为多普勒效应不仅能够定性演示,而且可以定量测量.并对多普勒效应概念有了进一步理解.此外还能够亲身感觉到多普勒测速确实可以代替其它形式的测速.特别是它不需要其它辅助装置,例如安装光电门等装置,只要运动物体发出声波(声音),就可以正确测出运动物体的速度.
3)本实验除了让学生对多普勒效应有较深入的理解外,还涉及到声学(声波的发出与接收)和波动学(波的叠加与“拍”的形成)等较丰富的物理内容;并让学生学会巧妙地使用电子秒表和信号发生器;特别是数字实时示波器等,使他们在实验方法上也得到较好的训练.由于声音听得见,波形看得清,学生做实验的兴趣较大,因而收到较好的教学效果.7　参考文献
1　郑永令,贾起民.力学(下册).上海:复旦大学出
　　示波器屏幕上各波形可以打印出来,图4是打印结果,图中左面1、2分别代表发出声波与接收到声波的波形,M代表两个波形的叠加.为了相互比较,图4(b)与图4(c)的时间档址选择相同.
版社,2(收稿)
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