本实用新型专利技术涉及教学器具，特别是应用在物理教学中的一种利用超声波测量运动物体位移的装置。其特征是包括超声波转换器与功能模块电路，功能模块电路包括驱动电路单元（３）、信号处理电路单元（４）、微处理器单元（５），微处理器单元（５）的输出端接驱动电路单元（３）的输入端，驱动电路单元（３）的输出端接超声波转换器的输入端，超声波转换器的输出端接信号处理电路单元（４）的输入端，信号处理电路单元（４）的输出端接微处理器单元（５）的输入端，微处理器单元（５）上有与计算机连接的接口。利用超声波反射原理测量运动物体相对起始位移，实验时，测量的精度在±０．２ｍｍ以下。应用于物理教学中具有实时、准确、经济、可视性好的优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及教学器具，特别是应用在物理教学中的一种利用超声波测量 物体位移的装置。
技术介绍
以往的物理教学中，在对物体位移测量时，采用超声波测距技术，使用超声 波测量物体位移装置进行。该装置主要结构包括超声波转换器与功能模块电路， 在使用时，存在只能测物体运动的绝对位移，而不能测物体运动的相对位移； 超声波采样频率只有30H Z以下；测量的误差在土lmm以上的缺陷。影响教学质量。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述缺陷，提供一种利用超声波测量运动物体位移 的装置。本技术的技术方案是利用超声波测量运动物体位移的装置，包括超声波 转换器与功能模块电路，其特征是所说的功能模块电路，包括驱动电路单元(3)、 信号处理电路单元(4)、微处理器单元(5)，微处理器单元(5)的输出端接驱 动电路单元(3)的输入端，驱动电路单元(3)的输出端接超声波转换器的输 入端，超声波转换器的输出端接信号处理电路单元(4)的输入端，信号处理电 路单元(4)的输出端接微处理器单元(5)的输入端，微处理器单元(5)上有 与计算机连接的接口。所说的信号处理电路单元(4)包括放大电路、积分电路与整形电路。 所说的超声波转换器是超声波发生器(1)与超声波接收器(2);所说的超 声波发生器(l)发出的超声波采样频率为100H Z以上，超声波量程为士100cm。 本技术是利用超声波反射原理测量运动物体相对起始位移，实验时，采 样频率为100HZ以上，量程为土100cm，测量的精确度在士0.2111111以下。本技术的优点是由于这种新的装置，符合物理教学中默认的起始位置为 位移原点的习惯，应用于物理教学中具有实时、准确、经济、可视性好。附图说明图1是本技术的结构方框图。 图2是本技术的一种电路原理图。具体实施方式以下结合附图进一步说明实施例。参见图1， 1-超声波发生器、2-超声波接收器、3-驱动电路单元、4-信号处 理电路单元、5-微处理器单元、6-计算机、7-多媒体大屏幕装置、8-运动物。 如图示，微处理器单元5的输出端接驱动电路单元3的输入端，驱动电路单元 3的输出端接超声波转换器中的超声波发生器1的输入端，超声波发生器1发 出超声波信号，由运动物体8反射到超声波接收器2中，超声波接收器2的输 出端接信号处理电路单元4的输入端，信号处理电路单元4的输出端接微处理 器单元5的输入端，微处理器单元5上有与计算机6连接的接口 。计算机6与 多媒体大屏幕装置7相连接。本装置是测量运动物体相对于起始位置(即运动 物体反射第一个超声波脉冲时所处的位置)的位移数据，这数据经过计算机6 计算以后，可同时显示物体位移、速度、加速度随时间的变化，也可以显示x-t、v-t、 a-t图象，可以应用于物理教学中。其原理是先确定第一个反射脉冲到达 的准确时刻，根据反射波脉冲的特征，测量此后的反射波脉冲到达的准确时刻， 计算后续脉冲与第一个反射脉冲的时间差。根据空气中超声波传播速度，计算 获得物体相对于起始位置的位移随时间的变化情况，也可以计算物体位移的速 度、加速度随时间变化的情况。参见图2，是本技术中的一个实施例的电路原理图。微处理器单元5 连接驱动电路单元3，微处理器单元5是LPC2141型号，驱动电路单元3由 功能模块SPX1117、电阻R (18、 19)、三极管T4组成，微处理器单元5启 动驱动电路单元3 ，超声波发生器1发出超声波脉冲，被运动物体8反射到超 声波接收器2 ，超声波接收器2将接收到的信号送到信号处理电路单元4中处 理，经过其中的放大电路、积分电路与整形电路处理，再由微处理器单元5送 到计算机6中计算分析，再到多媒体大屏幕装置7上显示。整个电路的连接关 系如图2所示，集成块I C 1是LM393，三极管T 1 、 T 2 、 T 3 、 T 4是 9016;电阻Rh680Q， R2=100K， R3 = 1K， R 4 =6802， R5R6R1 O调整确定，R7=22K, R8=4.7K， R 9 二680Q， R11=6.8K， R12 =4.3K， R13=R14=10K， R15 = 100K， R16= R 17=6802， R18=R19 二10K， R20二510K， R21二10K， R22= R23=33Q;电容C1二C3二C！7=0,15uf， C2=C4=4.7yf， C6=C8=10uf， B1—B2是40KHZ 超声波转换器。权利要求1、利用超声波测量运动物体位移的装置，包括超声波转换器与功能模块电 路，其特征是所说的功能模块电路，包括驱动电路单元(3)、信号处理电路 单元(4)、微处理器单元(5)，微处理器单元(5)的输出端接驱动电路单 元(3)的输入端，驱动电路单元(3)的输出端接超声波转换器的输入端， 超声波转换器的输出端接信号处理电路单元(4)的输入端，信号处理电路 单元(4)的输出端接微处理器单元(5)的输入端，微处理器单元(5)上 有与计算机连接的接口。2、 根据权利要求1所说的利用超声波测量运动物体位移的装置，其特征是 所说的信号处理电路单元(4)包括放大电路、积分电路与整形电路。3、 根据权利要求1或2所说的利用超声波测量运动物体位移的装置，其特 征是所说的超声波转换器是超声波发生器(1)与超声波接收器(2);所说 的超声波发生器(1)发出的超声波采样频率为100H Z以上，超声波量程为 土 100cm。专利摘要本技术涉及教学器具，特别是应用在物理教学中的一种利用超声波测量运动物体位移的装置。其特征是包括超声波转换器与功能模块电路，功能模块电路包括驱动电路单元(3)、信号处理电路单元(4)、微处理器单元(5)，微处理器单元(5)的输出端接驱动电路单元(3)的输入端，驱动电路单元(3)的输出端接超声波转换器的输入端，超声波转换器的输出端接信号处理电路单元(4)的输入端，信号处理电路单元(4)的输出端接微处理器单元(5)的输入端，微处理器单元(5)上有与计算机连接的接口。利用超声波反射原理测量运动物体相对起始位移，实验时，测量的精度在±0.2mm以下。应用于物理教学中具有实时、准确、经济、可视性好的优点。文档编号G01S15/06GK201194027SQ20082008485公开日2009年2月11日 申请日期2008年3月19日 优先权日2008年3月19日专利技术者陈谦敢 申请人:陈谦敢本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用超声波测量运动物体位移的装置，包括超声波转换器与功能模块电路，其特征是所说的功能模块电路，包括驱动电路单元（３）、信号处理电路单元（４）、微处理器单元（５），微处理器单元（５）的输出端接驱动电路单元（３）的输入端，驱动电路单元（３）的输出端接超声波转换器的输入端，超声波转换器的输出端接信号处理电路单元（４）的输入端，信号处理电路单元（４）的输出端接微处理器单元（５）的输入端，微处理器单元（５）上有与计算机连接的接口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈谦敢，
申请(专利权)人：陈谦敢，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。