【浙江大学】多谱勒效应综合实∏验装置

　　【多谱勒效应综合实验装置】功能、作用介绍：

　　多普勒效应综合实验装置是涉及能定量测量声速和物体运动速度并验证多谱勒效应的综合实验装置和实验方法。

　　多普勒效应是大●学物理的一个重要内容，目前多普勒效应的教学演示仪器较多，但用于实验的仪器很少，也存在很多不足，无法准确测量。

　　多普勒效应综合实验装置提供了一种应用于教学上，面向学生使用的可靠、操作性强、物理量显示简洁并可根据实验原理改变不同实验参数进行测¤量的实验装置。在该装置上可做的实验内容丰富，如在不同的信号源频率情况下、不同的小车运动速度情▓况下、小车运动方向不同的情况下、声源和接收器位置互换等情况下、声源和接收器非相对运动情况下均可进◣行测量，不仅用于验证多普勒效应理论公式还可计算声速和运动物体的速度并建立物体■运动方程等。

　　多普勒效应综合实验装置分成三个部分：主机、信号发生控制器、信号采集处理。

　　主机是由速度控制器、轨道、步进电机、皮带轮、皮带、小车、光电门、声源头、信号接收器和机座组成，小车固①定在皮带上，机座上步进电机带动皮带轮，小车两轮子在轨道上，机座一侧有电机转速的速度控制器，小车边上装有挡光片，声源头或音频信号接收器固定安装机座一端或小车上，机座上装有用于测速和控制小车№停止的光电↘门。

　　信号发生控制器是一台具有信号频率♂和幅度可调的频率信号发生器和速度显示、频率显示、小车运动控制、复位功能的仪表，仪表面板上分别有频率，幅度两调节旋钮，数字显示频率值和挡光片经过光电门的时间，仪表背面有频率输※出接口，光电门接Ψ 口和示波器接口，控制接口。

　　信号采集处理，由音频信号接收器，计算机音频输入口和∑　频谱分析软件组成。

　　信号采集还可以通过微型MP3录音机录制。将录音机放置在小车上█面的盒中或机座一端，录音口与声源相对，作为音频信号接收器。

　　机座上装有三个】光电门，中间的为测速光电门，两边的为控制小车停止光电门。

　　测速光电门▼的位置可移动改变。小车经过轨道两端的光电门自动停止。声源头和接收器安装位置根据实验内容『可互换。

　　音频信号发生器的信号频率范围〓在10KHz～20KHz。

　　多普勒效应综合实验装置测量方法为：

　　按控制按钮步进电机接通电源后小车启动，电机转动带动皮带轮使小车在机座的轨道上运动，通过速度控制器的调速旋钮调节电机转速来改变小车运动速◤度，实现小车速度的连续可调并可选择小车作匀速运动或变速运动;测速光电♀门通过挡光片经过光电门的时间，测量小车经过的时间，计算小车运动速度，光电门的位置可移动改∏变，时间值在信号发生控制器的显示窗显示;音频信号发生器的信号频率由信号发生控制器的频率调节按钮调节，幅度由幅度调节旋钮调□节;频率值在面板上的数字显示窗显示;信号采集的音频信号接收器将收到声源头的声音信号通过导线接入计算机的音频输入口，计算机以文件形式保存，用频谱分析软件对ㄨ声音文件中静止部分和运动部分的信号分别作频谱分析和数值处理。

　　多普勒效应综合实验装置可实∮现以下的功能：

　　1、小车运动速度可调。

　　2、小车运动方向可改变。

　　3、小车可作匀速运动或变速运动。

　　4、声源和接收头的位置可「互换。

　　5、声源和接收器作相对运动、声源和接收器作非相对运动。

　　6、音频信号发生器◣输出频率范围在10KHz～20KHz，不产生噪音并大小可调。

　　7、测速光电门位置可调。

　　8、接收到的音频信号由麦克风直接输入计算机保存或通过微型MP3录音机录制保存。

　　9、通过↓频谱软件，分析测定小车静止和运动时的▅频率，验证多普勒效应并计算相应的物理量。

　　多普勒效应综合实╳验仪具有以下优点：

　　采用步进电机皮带轮结构保证了物体匀速运动的实验验证条件，同时也可实现物体的变速运动，运用多■普勒效应测量小车运动任意时刻时的速度，得出小车的运动方程。