多普勒综合实验报告

1、多普勒综合实验报告四川理工学院实验报告成绩学号：11101030233班级：网络工程一班实验班编号：姓名：赵鸿平实验名称：多普勒效应综合实验实验目的：1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由fv关系直线的斜率求声速。2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看vt关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。自由落体运动，并由vt关系直线的斜率求重力加速度。简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较实验仪器：多普勒效应综合实验仪由实验仪实验原理：

2、1、超声的多普勒效应根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：f = f0（u+v1cos1）/（uv2cos2）（1）式中f0为声源发射频率，u为声速，v1为接收器运动速率，1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，v2为声源运动速率，2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度v运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+v/u）（2）当接收器向着声源运动时，v取正，反之取负。若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，

3、根据（2）式，作f v关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。由（2）式可解出：v = u（f/f0 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示vt关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。数据记录：（要求在实验前画出实验表格）实验步骤1. 自由落体运动验证牛顿第二定律： （1）设定好实验仪器为实验做准备； （2）按“确认”后，磁铁释放，接收器组件拉动砝码作垂直方

4、向的运动。测量完成后，显示屏上出现测量结果。（3）在结果显示界面中用 键选择“返回”，“确认”后重新回到测量设置界面。按以上程序进行新的测量。于matlab7.14对实验数据进行处理t=0.1:0.05:0.4;%将时间区间设置为向量v1=0.74 1.23 1.7 2.21 2.68 3.18 3.64;v2=0.72 1.17 1.65 2.18 2.65 3.13 3.61;v3=0.76 1.25 1.71 2.24 2.73 3.21 3.66;v4=0.71 1.19 1.64 2.17 2.66 3.15 3.62;%j将实验获得的速度数据列为矩阵cftool%运用拟合工具箱对实

5、验数据进行拟合拟合结果分别如下截图所示 x=0.1:0.05:0.4;y1=9.707*x-0.2682;y2=9.7*x-0.2279;y3=9.764*x-0.2782;y4=9.743*x-0.2129;%由拟合数据列得拟合函数subplot(221)%以下为拟合函数与实验数据的绘图plot(x,y1, t,v1,r*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7 )legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第一次实验数据)xlabel(时间t/s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(222)plot(x,y2,t,v1,k*)axis(

6、0.1 0.4 0.5 3.7 ) legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第二次实验数据) xlabel(时间t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(223)plot(x,y3 ,t,v1,m*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7 )legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第三次实验数据)xlabel(时间t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(224)plot(x,y4 ,t,v1,b*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7 )legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第四次实验数据)xlabel(时间t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)g=9.707 9.7 9.764 9.743;averg=sum(g)/4 %g的平均值averg =9.7285g=9.707 9.7 9.764 9.743;g0=9.793;k=(g0-g)/g0 %获得试验数据百分误差k =0.0088 0.0095 0.0030 0.0051误差分析：1.电流值选择过小对实验影响很大 2.温度要选定对实验数据的测定有影响 3.躯体的触摸对接收装置的接收