当前位置: 加速装置 >> 加速装置发展 >> 你知道高速公路上测速的原理吗铭真老师讲
你知道利用超声波测速仪的原理吗?
如图所示是利用超声波位移传感器测速度的原理图,这个系统只有一个不动的小盒C,工作时小盒C向被测物体D发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动物体反射后又被小盒C接收。根据发射与接收超声波脉冲的时间差和空气中的声速,就可以得到小盒C与运动物体D的距离x1、x2以及和,从而系统也能算出运动物体D的速度V。
实例1、如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,这个系统中只有一个不动的小盒子B,工作时小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被B盒接受,从B盒发射超声波开始计时,经时间△t0再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图象,超声波的速度为多少?小车的平均速度为多少?
解析:B向被测物体发出短暂的超声波脉冲后,经过到达被测物体,再经过反射回来,所以超声波的速度,所以;再间隔△t0时间后发射另一脉冲,直到再次遇到物体时再次反射回来,其位移时间图像如乙所示。在这个过程中,超声波通过的位移为;而物体通过的位移为;由下图可知
综上所述,可以求出运动物体的平均速度为
实例2.测速仪安装有超声波发射和接收装置,B为测速仪,A为汽车,两者相距米。某时刻B向A发射出超声波,同时A由静止开始做匀加速直线运动。当B接收到反射回来的超声波信号时AB相距m,已知声速为m/s,则()
A.A车加速度大小为5m/s2
B.A车加速度大小为10m/s2
C.经过2S,B接收到返回的超声波
D.超声波追上A车时,A车前进了10m
解析:
超声波从B发出到A反射回到B所用的时间相等,在这段时间内A的位移为355-335=20m。A运动的时间与超声波发出反射回的时间相等。如何求出A和超声波运动的时间成为问题的关键,可以从超声波上突破。由于A做初速度为零的匀加速直线运动,在相等时间通过的位移之比为1:3,所以在第一个时间T内的位移为,第二个时间T内的位移为。A向前运动T时间与超声波向前碰到A的时间相等,都为T。在此段时间内超声波通过的位移为m+5m=m。根据匀速直线运动的位移时间公式可得,T=1S,所以B接收到返回超声波的时间为2S。由连续相等时间内的位移差公式可得,15m-5m=aT2可得,a=10m/s2,即A车的加速度为10m/s2。综上正确选项为BC。