§5-2速度测量速度测量测量原理1.物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得，这种方法只能求某段距离或时间的平均速度。越越小，越接近瞬时速度。平均速度法常采用的装置是区截装置——习惯上把区截装置叫作靶。按其作用方式，大体上可分为接触和非接触两种类型。常用的区截装置有：(一)、接触型靶如网靶——铜丝、锡箔(二)、非接触型靶利用光线的遮挡，电磁场的变化及波的传播等原理工作的。1．线圈靶运动体从线圈靶内穿过时，磁通量发生变化，从而使线圈产生感应电动势，该电动势可以作为测时仪器的启动或停止信号。励磁线圈靶工作原理图这是一种非接触式测量，测量精度较高。当随机过程是平稳随机过程时，y(t)的波形和x〔t)是相似的，只是时间上推迟了t0(=L/v)，即线速度测量〔m/s，km/h)1)微分处理图中传感器2得到的信号x〔t〕是由于物体A点进入传感器2的检测区得到的。当发射波投射到运动物体上时，反射波的频率由于多普勒效应而发生变化。如对准c’d’安装一个光敏元件，它所接收的只是垂直于纸面方向(与光阑狭缝平行)，宽度为cd的一条光幕的光。光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度检测。当发射波投射到运动物体上时，反射波的频率由于多普勒效应而发生变化。若将发射波与反射波混频，取出频差，即可测试出运动体的运动速度。当发射源与接受器相对固定时，根据多普勒原理〔效应），多普勒频差为感应线圈靶：要求被测物体带有磁性物体的运动速度分为线速度和角速度(转速)。加速度积分法和位移微分法如对准c’d’安装一个光敏元件，它所接收的只是垂直于纸面方向(与光阑狭缝平行)，宽度为cd的一条光幕的光。2．声靶———————利用超声速弹丸的激波原理：用超音速飞行的弹丸的弹头波扫过作为靶的高频话筒，产生电信号，用以启动或停止测时仪器。这是一种较新的测速方法，使用较为方便，但对于低于音速飞行的弹丸无法测量。光电靶——光束切断法光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。如图所示是由两个固定距离为L的检测器实现速度检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被测物体以速度v行进时，它的前端在通过第一个检测器的时刻，由于物体遮断光线而产生输出信号，由这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物体的行进速度。光束切断式速度测量天幕靶是一种光电靶，利用太阳光在大气中散射而形成的自然光为光源。也可以使用直流光源。特点：对运动体材料没有特殊要求，对运动体飞行没有干扰。天幕靶的工作原理相关测速原理图三、多普勒测速当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散(反)射光频率与人射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。利用多普勒雷达测量速度多普勒测速原理是利用电磁波的反射特性。当发射波投射到运动物体上时，反射波的频率由于多普勒效应而发生变化。若将发射波与反射波混频，取出频差，即可测试出运动体的运动速度。当发射源与接受器相对固定时，根据多普勒原理〔效应），多普勒频差为v——物体的运动速度，vφ——电磁波在介质中的传播速度〔在自由空间为光速），θ——发射波与物体运动方向的夹角。fT——电磁波的发射频率。越越小，越接近瞬时速度。2)积分处理———————利用超声速弹丸的激波其物理含义是x(t)延迟to后成x(t－t0)，其波形将和y〔t〕几乎重叠，因此互相关值有最大值。角速度和线速度的相互转化。若将发射波与反射波混频，取出频差，即可测试出运动体的运动速度。当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散(反)射光频率与人射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。若将发射波与反射波混频，取出频差，即可测试出运动体的运动速度。其物理含义是x(t)延迟to后成x(t－t0)，其波形将和y〔t〕几乎重叠，因此互相关值有最大值。由检测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物体的行进速度。特点：对运动体材料没有特殊要求，对运动体飞行没有干扰。角速度和线速度的相互转化。这是一种较新的测速方法，使用较为方便，但对于低于音速飞行的弹丸无法测量。相关法检测线速度，是利用随机过程互相关函数的方法进行的，其原理如图所示。非接触测量可以克服由于机械磨损和打滑造成的测量误差。如在象前装一个光阑，则只有光阑上狭缝所允许通过的光才能成象于c’d’。光脉冲照射到光敏元