超声波、温度、电涡流、电感实验(2011版).pdf

超声测距实验 1 1 11 实验目的： 了解超声波的特性及其速度； 了解测距的原理； 了解超声波探头距离变化时，测量波形的变化。 2 2 22 实验仪器： 超声波传感器测距实验模块 超声探头 示波器：DS5062CE 电源：WD990型，±12V 电源连接电缆 万用表：VC9804A，附表笔及测温探头 3 3 33 实验原理： （1）超声波特性：超声波是一种频率高于20kHz，在弹性介质中传播的机械振荡。其 波长短，频率高，故它有其独特的特点： � 绕射现象小，方向性好，能定向传播。 � 能量较高，穿透力强，在传播过程中衰减很小。在水中可以比在空气或固体中 以更高的频率传的更远。而且在液体里的衰减和吸收比较低。 � 能在异质界面产生反射、折射和波形转换。 （2）超声波速度： 超声波速度公式为：V= γRT/M 式中： r —气体定压热容与定容热容的比值，对空气为1.40， R —气体普适常量，8.314kg·mol-1·K-1， M—气体分子量，空气为28.8×10-3kg·mol-1， T—绝对温度，273K+T℃。 近似公式为：V=V0+0.607×T℃ 式中：V0 为零度时的声波速度332m/s； T 为实际温度(℃)。 （3）测距原理：根据超声波在空气中的传播速度，通过相关电路得到发射波与接收 波之间的时间，即可得到发射与接收之间的距离，原理框图如下图所示： 超声波发 L 超声波接 发射探头 接收探头 射装置 收装置 时间显示 时间测量与 距离解算 距离显示 图1 超声波测距原理框图 图中距离L=V×t。T为测量所得时间。 4 4 44 实验步骤： 实验连接图如图2所示。实验步骤如下： （1）将超声波探头相对装于滑轨中，使两探头垂直于滑轨平行相对，连接探头电缆至超 声波传感器测距实验模块的“超声探头”接口； （2）用连接电缆连接电源与超声波传感器测距实验模块（接口位于前侧面），其中电缆 的橙蓝线为+12V，白蓝线为-12V，隔离皮（金色）为地，切记勿接错！ （3）将示波器通道1连接超声波传感器测距实验模块的“超声发射”，示波器通道2连接 超声波传感器测距实验模块的“超声接收”；将示波器调至单次触发状态，并调出时间测量 标尺，使示波器显示两标尺之间的时间差t；（后附示波器相关使用说明） （4）将温度探头连接在万用表的“TEMP”插座，万用表置于“°C”档；万用表可测量温度； 示波器 超声波传感器 超声探头 万用表 测距实验模块 微机电源 图2 实验连接图 （5）打开微机电源的开关，打开超声波传感器测距实验模块的“电源”开关，电源指示灯 亮，数码管显示数据； （6）按动超声波传感器测距实验模块的“时间/距离 显示切换”按钮，数码管显示的数据 在距离和时间之间切换，对应的“时间”、“距离”指示灯亮； （7）打开示波器电源开关，按动示波器操作面板右上角“RUN CONTROL”框中的 “RUN/STOP”按钮，示波器状态可在“WAIT”和“STOP”之间转换； （8）使两探头