基于多普勒效应的汽车测速仪的研制
交警测速仪的物理原理
交警测速仪的物理原理交警测速仪的物理原理1. 介绍交警测速仪被广泛用于监测和记录车辆的速度，帮助交警部门维持交通秩序和监察道路安全。
它利用一种称为多普勒雷达（Doppler radar）的技术来实现测速。
2. Doppler雷达多普勒效应多普勒效应是指当观察者和发射源相对运动时，会出现一种频率变化。
在交通领域，当车辆靠近或远离测速仪时，其接收到的返回信号频率也相应变化。
原理Doppler雷达的原理基于多普勒效应。
它发射一束射频波（无线电波），然后通过接收返回的射频波来测量频率变化。
当车辆靠近时，返回的射频波具有高于发射频率的频率；当车辆远离时，返回的射频波具有低于发射频率的频率。
3. 速度测量原理频率偏移多普勒效应中的频率变化与目标物体相对于接收器的速度成正比。
根据这个原理，交警测速仪可以通过测量返回信号的频率偏移来计算目标车辆的速度。
公式车辆速度与频率偏移之间的关系可以使用以下公式表示：速度 = (频率偏移 * 速度光速) / (频率 * 2)其中，速度光速是光速的值，频率是测得的频率变化。
4. Doppler雷达的优势远距离测速交警测速仪利用Doppler雷达技术，可以在较远距离内测量车辆的速度。
这使得交警能够在恰当的位置设置测速点，提前掌握车辆的行驶速度。
多车辆测速Doppler雷达可以同时监测和记录多辆车辆的速度。
它能够准确地识别和跟踪每辆车辆，并记录其速度信息，从而提高交通管制的效率。
适用于各种天气条件交警测速仪的Doppler雷达技术不受天气条件的影响。
无论是晴天、雨天还是雪天，都能可靠地测量车辆的速度，确保交通秩序和道路安全。
总结交警测速仪利用Doppler雷达技术，通过测量频率偏移来计算车辆的速度。
它的优势包括适用于远距离测速、多车辆测速和各种天气条件下的可靠性。
交警借助这种创新技术，能够更加高效地监控交通，维护公共安全。
5. Doppler雷达的限制尽管交警测速仪的Doppler雷达技术具有许多优点，但也存在一些限制。
基于多普勒的车辆测速仪
０ 引 言
速 度 是导 航 系 统 的重 要 工 作参 数 ， 所 以设 法 提 高 测速 精度 显得 尤为 重要 。 目前 车辆测 速方 式有 多
种， 如接 触式 测量 有 机 械 式 、 光 电式 和 磁 电式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等 ， 非
接 触式 有雷 达测 速 、 ＧＰ Ｓ定 位 测速 等 。车轮 周 长 受
关键词 ： 多 普勒 ； 超声 波 ； 测速 仪
中 图分 类 号 ： ＴＰ ３ ６ ８
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ｌ 一２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ —０ ０ ７ ０ —０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｉ ｍｓ ｔ ｏ ａ ｐ ｐｌ ｙ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ —
1001225702007003abstractnceofmeasuringshipspeedtolandvehiclesusingtheeffectofdopplerandultrasonicsensorstodevelopaprototypeandverifythefeasibilityofthisdesignbymakinganexperimentusecarkeywordsspeedometer测速仪属于非接触测量有受环境影响小精度高等特点将舰船的多普勒应用经验拓展到陆地车辆测速技术中将给车辆测速提供一种新思路工作原理多普勒效应是指当机械波的发射源与接收点间沿两者连线方向存在相对速度时接收到的频率与发射频率并不相同存在频率偏移这一频率差称之为多普勒频移在车辆运动中由于车辆存在速度发射源和接收源会产生多普勒频移波发射模块回波信号接收模块通信模块和主控制器模块等系统结构如图1所示
多普勒效应测速实验仪的开发
可见 f ′ > f 。当 u < 0 时 ,上式仍适用 ,但 f ′ <f。
1. 3 波源和观察者都运动
这时 u ≠ 0 。v ≠ 0 只要把式 ( 1) , ( 2) 结合起来 , 即 可得波源和观察者都运动时观察者接收到的频率 :
f ′= V + v ( ) λ - uT = V + v V 1 + v V
动反射体 ( 小车挡板) 的运动速度远小于介质声速的情 况下 , ( 4) 可以简化为 : 2 vt ( 5) fD = f
V
λ1- u
V V
=
2 实验系统
多普勒效应实验装置主要由机械部分、 前端传感 器 ,模拟放大电路 ,AΠ D 子系统和 PC 机子系统组成 ,如 图 1 所示 。系统各部分相互协作 ,完成信号的采集 、 放 大、 模数转换及数字信号处理 。
vt , u = vt ,由式 ( 3) 可得 : f ′= V + vt V - vt
图1 多普勒效应实验系统
2. 1 机械部分及前端传感器
实验仪的机械部分由导轨 、 轨道小车 、 启动区 、 停 止区四部分构成 ( 见图 2) 。为使小车获得稳定可调的 初速度 ,采用了同步带 反用的方法 , 齿形面在外 , 由 直流电动机牵引主动轮 ,可将小车以不同速度 “抛” 出。 小车车身底部加工为与同步带齿形相同的齿槽 , 与同 步带啮合 ,由于啮合面间的法线夹角小于摩擦角 ,故小 车可被稳妥加速 。在停止区 , 弹簧卡子使小车减速并 卡死 ,以防小车脱轨发生意外 。 前端传感器主要由两个超声换能器即发射换能器 [3 ] 和接收换能器组成 。安装时要特别注意保持发射器 和接收器的轴线以及小车反射面的法线相互平行 , 以 便获得较高的信噪比和较远的测试距离 。 2. 2 模拟放大电路及数据采集系统 [4 ] 接收换能器接收的信号先经 T 型反相放大网络 进行放大 ,然后再进行反相比例放大 。在后一级的反 相比例放大单元电路里 , 放大倍数可以通过可调电阻 进行调节 。由于接收换能器是压电器件 , 输出阻抗很 高 ,而 T 型反相放大网络有较高的输入电阻 ,较好的频
从科学仪器发现历史以中国首台自制激光多普勒测速仪为中心
《中国科技史杂志》第42卷（2021年）第1期：1—11The Chinese Journal for the History o f Science and Technology Vol. 42 (2021 ) No. 1从科学仪器发现历史：以中国首台自制激光多普勒测速仪为中心刘年凯(清华大学科学史系，北京100084)摘要科学仪器史正成为一种新的书写科学史的编史学视角。
本文以清 华大学科学博物馆（筹）收藏的中国第一台自制激光多普勒测速仪为研究对象，重构由这件科学仪器连接的历史。
1964年Y e h和Cummins首次将激光多普勒频移应用于流速测量，其论文被中国流体力学界从1970年代开始引用至今，但两位作者却长久不为国内学界所知，故本文首先还原Y e h和Cummins在1964年前后的科研背景。
1970年清华大学沈熊等人确立了激光测速研究方向，之后与宁夏银河仪表厂合作，在1975年研制出中国首台自制的激光多普勒测速仪。
本文认为，历史性科学仪器或科技藏品背后有丰富的“地矿”可待发掘，科学仪器史足以作为科学史其他编史学视角的补充和借鉴。
关键词激光多普勒测速仪流体力学科学仪器史科学博物馆科技藏品中图分类号N092:T H73文献标识码 A 文章编号1673-1441(2021)01-0001-1120世纪80年代以来物质性”研究吸引了越来越多的历史学家参与，科学史家也开 始关注与仪器有关的科学实践问题[1’2]。
在英国科学史学会2002年“收藏对仪器研究重 要吗”的会议上，科学仪器史家詹姆斯•贝内特(James A. Bennett)甚至称科学史的仪器 研究已经是“当前的时尚”[3]。
17世纪末，牛津大学阿希莫尔博物馆开启了大学的博物馆收藏;20世纪初，一些名校 开始收集本校的历史性科学仪器，如罗伯特•冈瑟（Robert T.Gunther,1869—1940)从 1915年起在牛津大学实验室搜寻、拍摄科学仪器[4]，大卫•惠特兰（David Wheatland, 1898—1993)在1920年代也开始了哈佛大学历史科学仪器的收藏事业[5]。
基于激光多普勒效应测速系统的设计
Optoelectronics 光电子, 2015, 5, 13-18Published Online June 2015 in Hans. /journal/oe/10.12677/oe.2015.52003Design of Velocimetry System Base on Laser Doppler EffectSuiyan Tan, Chudong XuCollege of Electronic Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou GuangdongEmail: tansuiyan@Received: May 25th, 2015; accepted: Jun. 8th, 2015; published: Jun. 12th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractA velocimetry system base on laser Doppler Effect is designed. The system works through buildingMichelson interferometer with discrete optical elements. The movable object of system is imple-mented by gear motor and doesn’t need to change the structure of experiment equipment; there-fore, the system is simple, convenient and low cost. Building the Michelson interferometer and measurement system by students themselves not only deepens students’ understanding of Dopp-ler Effect and its application, but also it is good for developing comprehensive and designed expe-riment, which can extend optic specialty undergraduate course experiment teaching content.Function of the velocimetry system is successfully achieved, and average error is 2.38%; errors are lower 5%.KeywordsLaser Doppler Effect, Velocimetry System, Michelson Interferometer, Frequency DifferenceMethod基于激光多普勒效应测速系统的设计谭穗妍，徐初东华南农业大学电子工程学院，广东广州Email: tansuiyan@收稿日期：2015年5月25日；录用日期：2015年6月8日；发布日期：2015年6月12日基于激光多普勒效应测速系统的设计摘 要利用分立光学元件在光学平台上搭建迈克尔逊干涉光路，本文设计并实现基于激光多普勒效应的测速系统。
机械波多普勒效应在汽车测速方面的应用
机械波多普勒效应在汽车测速方面的应用王庆宇 吕晨晨(四川大学机械工程学院 四川成都 610065)摘要： 机械波的多普勒效应在国民生产生活中的应用颇多，主要应用于对各类物体速度的测量和对一些基础物理理论的研究与证明上。
在测速方面，为了由浅入深地阐明多普勒效应的公式及应用方法，公式的推导过程将从大学物理所学的基础知识开始，首先推出一维坐标系下的多普勒效应的公式，随后向二维平面拓展，由特殊到一般，进一步推导出普遍适用的机械波多普勒效应一般形式的公式。
同时，通过已经推导出来的公式与结论针对常见应用多普勒效应的场景实现量化分析，即道路交通上的汽车测速通过这种量化过程，可对日常生活中的一些常见现象有更加深刻的认识。
关键词： 机械波 平面运动 多普勒效应 测速中图分类号： O422文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2023)14-0060-04Application of the Doppler Effect of Mechanical Waves inAutomobile Speed MeasurementWANG Qingyu LYU Chenchen(School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan Province, 610065 China)Abstract: The Doppler effect of mechanical waves has many applications in national production and life, and it is mainly used in the measurement of the speed of various objects and the research and proof of some basic physical theories. In terms of speed measurement, in order to clarify the formula and application methods of the Doppler ef‐fect from the shallower to the deeper, the derivation process of the formula will start from the basic knowledge in university physics. Firstly, the formula of the Doppler effect under a one-dimensional coordinate system is derived, then it is extended to the two-dimensional plane, from the particular to the general, and the formula of the general form of the Doppler effect of mechanical waves which is generally applicable is further derived. At the same time, the derived formulas and conclusions are used to quantify the common scenarios which apply the Doppler effect, namely, the speed measurement of vehicles in road traffic can gain a deeper understanding of some common phe‐nomena in everyday life through this quantification process.Key Words: Mechanical waves; Planar motion; Doppler effect; Velocity measurement多普勒效应是指波源在与观测者发生相对运动时，观测者接收到的波的频率发生变化的现象，最先由奥地利物理学家、数学家、天文学家多普勒提出。
工程测量技术专业毕业设计论文：基于多普勒雷达的车辆速度测量与分析
工程测量技术专业毕业设计论文：基于多普勒雷达的车辆速度测量与分析的车辆速度测量与分析摘要随着交通流量的不断增长，对车辆速度的准确测量变得尤为重要。
传统的车辆速度测量方法存在一定的局限性，无法满足现代交通管理的需求。
基于多普勒雷达的车辆速度测量方法具有精度高、抗干扰能力强等优点，受到了广泛关注。
本文旨在研究基于多普勒雷达的车辆速度测量方法，分析其准确性和可靠性，为交通管理提供有效手段。
研究背景车辆速度是交通管理中的重要参数，准确测量车辆速度对于交通监控、交通安全和效率提升具有重要意义。
传统的车辆速度测量方法主要包括轮速传感器、视频监测等，但这些方法在准确性、可靠性和抗干扰能力方面存在一定局限性。
多普勒雷达作为一种先进的测量技术，具有精度高、抗干扰能力强等优点，适用于各种复杂交通场景。
研究意义基于多普勒雷达的车辆速度测量方法具有重要的理论和实践意义，具体表现在：1. 提高车辆速度测量的精度和可靠性，减少误判和漏判；2. 适应各种复杂交通场景，包括高速道路、城市道路、交叉口等；3. 为交通管理部门提供有效手段，实现交通流量的精确调控和交通安全预防。
研究目的本研究旨在实现以下目标：1. 设计并构建基于多普勒雷达的车辆速度测量系统；2. 探索适合于车辆速度测量的多普勒雷达技术和信号处理方法；3. 分析测量系统的准确性和可靠性，为实际应用提供参考依据。
研究方法本研究采用以下方法：1. 文献回顾：梳理和评价国内外相关研究，明确研究问题和假设；2. 系统设计：根据研究目标，设计基于多普勒雷达的车辆速度测量系统；3. 实验验证：通过实验验证系统的可行性和有效性，收集和分析车辆速度数据。
实验流程与关键技术实验流程如下：1. 选择实验场地，布置多普勒雷达设备；2. 进行车辆速度测量实验，收集原始数据；3. 对原始数据进行预处理，提取目标车辆的速度信息；4. 分析测量结果，评估测量系统的准确性和可靠性。
关键技术包括：1. 多普勒雷达设备选型与优化；2. 信号处理方法设计，包括目标车辆的识别、速度信息的提取等；3. 数据传输与处理技术，包括数据格式转换、速度信息整合等。
超声波多普勒效应测速仪的设计
超声波多普勒效应测速仪一、题目分析本设计为本次实验设计大赛基础题，其设计的原理基于多普勒效应。
题目的任务为：设计与多普勒效应相关的实验，观测其物理现象，基于实验测量数据分析被测对象的物理过程（物理量）。
要求：（1）突出实验的物理原理；（2）体现作品的物理创新思想；（3）进行不确定度分析；（4）操作简易、可用于实验教学；（5）性价比高。
从题目命题来看，目的非常明确，就是设计一个实验使之能观测多普勒效应并能测定相关物理量。
实现这个基本点的基础上，要求体现作品的物理创新思想与实用性。
再者，实验装置成本低，性能好。
创新的一个基本认识是：通过创造或引入新的技术、知识、观念或创意创造出新的产品、服务、组织、制度等新事物并将其应用于社会，以实现其价值的过程。
价值包括其经济价值、社会价值、学术价值和艺术价值等。
这里要求设计能够体现物理创新思想，即意味着设计需要另辟蹊径，走一条新路子。
至少要避开实验室已有的传统的实验设计方案。
实用性明确：操作简易，可用于实验教学。
这就要求设计人性化，易于交互，原理明确，测量准确。
性价比指标则要求控制成本，在实现同样的功能前提下其成本更加低廉。
为此首先必须正确理解多普勒效应。
多普勒效应描述的是波源或观察者，或者两者同时相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波的频率与波源的振动频率不同，即发生了频移。
由此可知，这一实验设计的基本任务必须立足几点：（1）波源选择。
多普勒效应是一切波动过程的共同特征，它适用的对象是波。
机械波与电磁波（光波）均可作为本次实验设计的分析对象。
水波、声波、光等都可以作为波源。
波源选择不同，其对应的检测方法不同，难度也不一样。
（2）设置合适的接收装置，便于观测和定量分析。
（3）测量对象。
利用多普勒效应可以测量物体的运动速度、液体的黏度[1]等。
本实验测量对象定为运动物体的速度。
二、方案论证根据题目分析，可选波源基本上是水波、声波与光波三种波源之一。
从直观性和形象性指标来看，水波多普勒现象最为直观，声波在听阈范围内较为直观，光波在必须借助仪器，直观性相对较弱。
雷达测速仪工作原理
雷达测速仪工作原理一、引言雷达测速仪是一种常用的交通工具速度测量设备，它通过使用雷达技术来测量车辆的速度。
本文将详细介绍雷达测速仪的工作原理以及相关的技术细节。
二、工作原理雷达测速仪的工作原理基于多普勒效应。
当雷达测速仪发射出一束微波信号时，这个信号会被周围的物体反射回来。
如果有一个运动的物体（例如一辆车）在信号的路径上，反射回来的信号的频率将会发生变化。
这是因为根据多普勒效应，当物体靠近雷达测速仪时，反射信号的频率会增加，而当物体远离雷达测速仪时，反射信号的频率会减小。
基于这个原理，雷达测速仪可以通过测量反射信号的频率变化来计算车辆的速度。
具体而言，雷达测速仪会比较发射出去的微波信号的频率和接收到的反射信号的频率之间的差异。
根据这个差异，雷达测速仪可以确定车辆相对于测速仪的速度。
三、技术细节1. 频率测量：雷达测速仪使用高频的微波信号来进行测量，通常在24 GHz到35 GHz的频率范围内。
这些高频信号可以提供更准确的速度测量结果。
2. 天线系统：雷达测速仪通常采用天线系统来发射和接收微波信号。
天线系统可以将微波信号聚焦到一个特定的方向，并接收反射信号。
天线的设计和定位是确保测速仪准确测量车辆速度的重要因素。
3. 信号处理：雷达测速仪会对接收到的反射信号进行信号处理。
这包括滤波、放大和频率分析等步骤，以提取出反射信号中的速度信息。
4. 高精度时钟：为了准确测量车辆的速度，雷达测速仪需要使用高精度的时钟来计算微波信号的频率变化。
通常采用稳定的晶体振荡器作为时钟源。
5. 数据显示和记录：雷达测速仪通常配备一个显示屏，用于显示测量到的车辆速度。
一些高级的雷达测速仪还可以将测量数据记录下来，以便后续分析和证据保存。
四、应用领域雷达测速仪广泛应用于交通管理和执法领域。
它可以被安装在警车、交通摄像头或者固定位置的测速设备上。
雷达测速仪不仅可以测量车辆的速度，还可以检测超速行为，并在超速时发出警示信号。
此外，雷达测速仪还可以用于交通流量监测和数据收集。
毕业设计基于多普勒效应的速度测量仪
基于多普勒效应的速度测量仪摘要流场中有各种物理量，比如压力，密度，速度，其中以速度测量最为复杂。
传统的测量方法，如热线热膜流速计、压电探头、机械流速仪、电磁流速计等是接触式的，必须把探头插入流场，对流场有较大干扰，影响测量的真实性和可靠性，并且对于一些特殊的流场如高温烟气、喷燃火焰、腐蚀性流体等也不便于进行接触式测量。
而激光多普勒测速技术(LDV，Laser Doppler Velocimetry)是一种非接触式测量方法。
它以光的多普勒效应为理论基础，利用流体中的散射粒子对入射激光进行散射，并通过光电探测器探测散射光的频率变化，这种频率变化通常称为频移，根据其中包含的速度信息(粒子散射光的频移与粒子速度呈线性关系)得到流体的运动速度。
其动态响应快、空间分辨率高、测量范围大，在测量精度以及实时性上都具有突出的优点。
本文分析比较了现有的激光多普勒测速技术。
针对已有激光多普勒测速仪适用面窄，信号处理能力有限，稳定性和测量精度较差等缺点，提出了一种基于数字信号处理技术的激光多普勒测速仪设计方案。
本文详细介绍了多普勒信号的处理方法，给出了多普勒信号采集卡的硬件实现方案。
第一章叙述了研究该课题的目的和意义。
通过对现有激光多普勒测速技术的分析比较，证明了研制数字信号处理式激光多普勒测速仪的可行性和必要性。
第二章分析了激光多普勒测速仪的工作原理，对差动LDV模型进行了简要介绍，推导出激光多普勒信号的数学模型。
在参考现有LDV光路系统的基础上对传统的差动式LDV模型进行了改造，给出了一种新的光路系统设计方案:一维差动偏振式光路系统。
第三章详细介绍了数字信号处理式激光多普勒测速仪的设计方案。
其中包括基于TMS320C6713的多普勒信号采集卡硬件电路(前向通道、数据存储部分、主机通信部分)和软件设计(外扩EEPROM的在线编程、数据采集卡boot程序、数据采集卡驱动程序)。
第四章给出了多普勒信号处理的具体方法。
主要是以FFT变换为基础的周期图法和峰值逼近法。
超声多普勒测速仪设计报告
超声多普勒测速仪设计报告引言超声多普勒测速仪是一种用于测量物体运动速度的仪器。
它基于超声波的特性，通过发送连续的超声波信号，并接收回波信号来计算物体的运动速度。
本设计报告将介绍超声多普勒测速仪的设计原理、硬件电路和软件算法，并讨论其应用领域和优势。
设计原理超声多普勒测速仪的设计原理基于多普勒效应。
多普勒效应是指当波源和接收器相对于运动介质或物体运动时，波的频率会发生变化。
在超声多普勒测速仪中，超声波在发送时与物体相互作用，产生反射回波。
通过检测回波的频率变化，可以计算出物体的运动速度。
硬件电路设计超声多普勒测速仪的硬件电路由以下组成部分构成：1. 超声发射器：负责产生频率可调的超声波信号，并将其发送至待测物体。
2. 超声接收器：负责接收物体反射回的超声波信号，并将其转换为电信号。
3. 微控制器：用于控制超声发射器和接收器的工作，并处理接收到的电信号。
4. 显示屏：用于显示测得的速度结果。
5. 电源模块：提供所需的电源电压和电流。
硬件电路的设计原则是保证超声波信号的发送和接收质量，以及稳定可靠的工作环境。
软件算法设计超声多普勒测速仪的软件算法主要包括以下步骤：1. 初始化设置：包括调节超声发射器的频率和接收器的增益，以适应不同类型的测量物体。
2. 发送超声波信号：通过控制超声发射器发送连续的超声波信号。
3. 接收回波信号：接收器接收到物体反射回的超声波信号，并将其转换为电信号。
4. 计算回波频率：通过分析接收到的回波信号的频率变化，计算出物体的运动速度。
5. 显示结果：将测得的速度结果显示在相关的显示屏上。
软件算法的设计目标是提高测量的精度和速度，并考虑到各种干扰因素，如噪声和信号衰减。
应用领域和优势超声多普勒测速仪在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 汽车行业：用于测量车辆的速度和加速度，以帮助驾驶员控制车辆，提高行车安全性。
2. 医疗领域：用于测量血液流速，诊断心血管疾病和血管狭窄等病症。
多普勒效应测量变速度实验装置的设计论文
多普勒效应测量变速度实验装置的设计论文摘要：本文介绍了设计性实验“多普勒效应研究变速度运动”, 该实验要求学生理解多普勒效应测量速度的原理，利用多普勒效应及声速综合测试仪、智能控制系统实验仪器，设计出一套多普勒效应测量变速度的实验装置，并利用该实验装置测量简谐运动物体的速度。
关键词：多普勒效应；设计性实验；大学物理；大学物理实验作为培养学生创新能力的重要环节，应当为学生提供足够的条件，使学生获得富有探索和创造性的学习环境，使其在实验过程中充分发挥自身的主观能动性，积极主动地思考、分析问题。
尤其是在研究性创新性实验教学中，学生需要自己完成阅读文献资料、拟定实验方案、配置实验设备、制作仪器部件或搭建电子线路、测量实验数据、分析实验结果、完成实验报告等工作，这种注重培养学生科研能力的做法，有利于学生的开拓精神和创新能力的培养。
[1,2]为此，大学物理设计性实验中，应用多普勒效应及声速综合测试仪（DH-DPL）以及智能运动控制系统设计出一套简易的多普勒效应测量变速运动实验装置，开展多普勒效应相关的设计性实验，以培养学生独立设计物理实验的能力。
本实验要求学生自主完成三部分内容：一是理解多普勒效应测量物体运动速度的原理，二是完成实验系统的设计，三是测量变速运动物体的运动速度及分析。
1 多普勒效应测量物体运动速度实验原理波源和观察者相对传播波的介质静止时，观察者接收到的频率和波源发出的频率是相同的.。
当波源或观察者或两者都相对于介质运动时，观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了，这种现象叫做多普勒效应。
[3,4,5]设波传播的速度为，波源以源相对于介质向观察者运动（远离速度取负值） , 观察者以观相对于介质向波源运动（远离速度取负值） , 则接收频率为如果观察者与波源的运动方向不在两者连线上，只要将速度沿连线上分量代入（1）式即可。
2 实验系统的设计本实验装置由多普勒效应及声速综合测试仪、智能控制系统、运动导轨、超声换能器、小车等组成。
初速测速仪器的工作原理
初速测速仪器的工作原理
初速测速仪器的工作原理是基于多种物理原理和传感技术。
一种常用的测速原理是利用多普勒效应。
测速仪器发射一个高频声波或电磁波向目标物体发送，并接收到被目标物体反射回来的信号。
由于目标物体在运动，反射信号的频率会发生变化。
根据多普勒效应，当目标物体向测速仪器靠近时，反射信号的频率会升高；当目标物体远离测速仪器时，反射信号的频率会降低。
通过测量反射信号的频率变化，测速仪器可以计算出目标物体的运动速度。
另一种常见的测速原理是利用光电传感器。
测速仪器通过发射一个光束并接收到光束被目标物体反射回来的信号，通过计算信号的时间延迟或光束的散射角度，可以确定出目标物体的运动速度。
此外，还有其他一些测速原理，如声波测速原理、振动测速原理和电磁感应测速原理等。
根据具体的测量要求和应用场景，测速仪器可以选择适合的工作原理进行测速。
汽车雷达测速原理
汽车雷达测速原理1. 引言汽车雷达是一种用于测量车辆速度的重要设备，它利用雷达技术实现对车辆的测速。
本文将详细探讨汽车雷达测速的原理及相关技术。
2. 汽车雷达的工作原理汽车雷达测速原理基于多普勒效应，通过测量目标车辆反射回来的微波信号频率的变化来计算车辆的速度。
其工作原理如下：2.1 发射信号汽车雷达首先发射一束微波信号，它由雷达天线产生并通过发射机发射出去。
发射信号的频率通常在10-100 GHz之间。
2.2 接收反射信号当发射信号遇到目标车辆时，部分信号会被目标车辆反射回来，并由雷达天线接收。
2.3 频率变化由于目标车辆在接收信号时正在运动，反射信号的频率会因多普勒效应而发生变化。
如果目标车辆远离雷达，反射信号频率会变低；如果目标车辆靠近雷达，反射信号频率会变高。
2.4 信号处理接收到反射信号后，雷达会对信号进行处理，提取出频率变化的信息。
2.5 速度计算通过对频率变化的信息进行分析和计算，汽车雷达可以准确地计算出目标车辆的速度。
3. 汽车雷达测速的精度和可靠性汽车雷达测速具有较高的精度和可靠性，主要得益于以下因素：3.1 高频信号汽车雷达使用高频微波信号进行测速，相比于传统的红外线测速仪器，高频信号具有更高的精度和可靠性。
3.2 多普勒效应多普勒效应是汽车雷达测速的基础，通过测量频率变化可以实现对车辆速度的准确测量。
3.3 高灵敏度接收器汽车雷达配备了高灵敏度的接收器，可以接收到微弱的反射信号，并对其进行精确处理。
3.4 高速信号处理器汽车雷达使用高速信号处理器对接收到的信号进行快速处理，提高了测速的实时性和准确性。
3.5 多目标处理能力汽车雷达能够同时处理多个目标车辆的反射信号，实现对多车辆的测速。
4. 汽车雷达测速的应用领域汽车雷达测速技术在许多领域都有重要应用，主要包括以下几个方面：4.1 交通管理汽车雷达可以应用于交通管理，用于测量车辆的速度并监控交通流量，从而提供实时的交通信息。
在存在车辆噪声的背景下用通多普勒效应对车辆行进速度的测量
在存在车辆噪声的背景下用通多普勒效应对车辆行进速度的测量Karl Jakus and Donald S.Coe摘要: 根据车辆噪音的多普勒效应提出速度检测的替代方法。
开发了在车子离开时车子靠近持观察者关联噪音频谱和频谱的方法。
采用在典型的交通条件获得的数据对该方法的局限性进行了评估。
结果表明多普勒频移可从汽车噪音中提取且与汽车的速度相关。
尽管在低速下不精确声源很明显，在速度达到60英里每小时时可以轻松达到±5%的分辨率。
此技术在大规模的车流流速和密度的监视系统中或许有用。
导言公路车辆发出的噪音不仅是惹恼我们的原因，而且有迹象表明噪音也会对公众身体和生理健康造成危害。
如果我们想与我们公路车辆和谐共处的话，致力于减少排放噪音的强度或者通过合理的风景规划保护人们免受噪音危害必须展现近年来的作用。
不过，不可能完全消除排放的噪音，因此存在这样一个问题，“剩余的噪音是否可以用于同样有用的用途呢？”呈现出新的关联性。
基于这个前提下受到启发。
检测有关汽车的速度的信息（该信息以某种体系编码到其发出的噪音中）是否可以修复的研究已在进行。
本研究的指导原则来源于一条普通的经验：即当声源靠近静止的观察者的时候，观察者听到比源频率高的频率，而当运动的声源远离观察者时，观察者听到比声源频率低的频率。
这种效应是在1842年Christian J. Doppler首先注意到，后被称为多普勒效应。
当火车经过收听器的时候，在火车汽笛声音变化的时候，一般可以观测到频率偏移。
偏移的大小与火车的速度有关。
火车的速度越快，偏移越大。
实际上，观察者可从声音的变化判断火车的速度。
现在出现了这样的问题：“为什么不用多普勒效应来测量公路车辆的速度？”事实上，站在公路大桥上的人们可以判断车辆的速度。
但是不能证明耳朵听到的噪音与速度有关。
如果就是多普勒效应，那这个现象就不仅仅是几个简单原因的问题。
首先，声源不单单是汽笛发出几个主频率，而是其有众多的频谱。
激光多普勒测速实验报告
一、实验目的1. 了解激光多普勒测速的原理和基本方法；2. 掌握激光多普勒测速仪的使用和操作；3. 学会分析实验数据，验证实验结果。
二、实验原理激光多普勒测速（Laser Doppler Velocimetry，LDV）是一种非接触式、高精度的速度测量技术。
其原理基于多普勒效应，当激光束照射到运动物体上时，反射光或散射光的频率会发生变化，这种变化与物体运动速度成正比。
实验中，激光多普勒测速仪发射一束激光，经透镜聚焦后照射到被测流体上。
被测流体中的微小颗粒对激光产生散射，散射光经过透镜聚焦到光电探测器上，光电探测器将散射光转换成电信号。
通过比较散射光与发射光的频率差异，即可计算出被测流体的速度。
三、实验仪器与设备1. 激光多普勒测速仪（LDV）；2. 透镜；3. 光电探测器；4. 计算机及数据采集软件；5. 实验用流体（如水）；6. 实验用颗粒（如尘埃、气泡等）。
四、实验步骤1. 将激光多普勒测速仪安装好，确保仪器稳定；2. 在实验容器中注入实验用流体，并加入实验用颗粒；3. 调整透镜和光电探测器的位置，使激光束能够照射到流体中的颗粒上；4. 打开激光多普勒测速仪，设置测量参数，如测量频率、采样频率等；5. 启动实验，观察数据采集软件显示的实验数据；6. 记录实验数据，包括测量时间、颗粒速度等；7. 关闭实验，整理实验器材。
五、实验结果与分析1. 实验数据记录：测量时间：2023年3月15日测量频率：1MHz采样频率：10kHz颗粒速度：v1 = 0.3m/s，v2 = 0.5m/s，v3 = 0.7m/s2. 实验结果分析：（1）实验结果显示，颗粒速度与测量频率、采样频率等参数密切相关。
通过调整测量参数，可以实现对不同速度范围颗粒的测量。
（2）实验数据表明，激光多普勒测速技术具有较高的测量精度。
在实验条件下，颗粒速度的测量误差小于±0.1m/s。
（3）实验过程中，激光多普勒测速仪表现稳定，无故障现象。
用多普勒效应测速的原理及应用
用多普勒效应测速的原理及应用肖健 (北京工业大学实验学院电子信息工程系)摘要:阐述用实验分析多普勒测速效应的原理及具体应用方法。
实验中用水波代替了原本的声波，通过波纹的疏密清晰的反映了多普勒效应。
关键词:多普勒效应;速度;由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应(这种现象是奥地利物理学家多普勒(1803,1853)于1842年首先发现的，因此以他的名字命名。
1 多普勒效应验证方法我们可以用水波代替声波(都是机械波)，做如下演示实验(在盛有清水的大水槽中，以一端粘有直径约为8,,的石蜡球的细弹簧作为弹簧单振子，使单振子与水面接触，若使单振子沿竖直方向周期性地上下击打水面，这时，水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波(若将振动着的单振子在水面上向右平移、便可看到从振源中心到右槽壁间的波纹变密、波长缩短，右壁接收圆波的频率变大，而振源中心到左槽壁的波纹变疏，波长增大，左槽壁接收圆波的频率变小，该实验仪器结构简单，易于取材，制作简便，便于操作，直观性强，可信度高，具有较好的实验效果(实验结果表明，单振子(振源)本身的频率并没有改变，而是水槽壁(接收者)接收的水波的频率发生了变化。
2 测速原理多普勒测速仪是利用波的多普勒效应这一原理制成的,其原理是用波照射运动着的物体,运动物体反射或散射波,由于存在多普勒效应,反射或散射波将产生多普勒频移,利用产生频移的波与本振波进行混频再经过适当的电子电路处理即可得到运动物体的运动速度. 我们假设多普勒测速仪静止,运动物体的运动速度为v,运动物体的运动方向与多普勒测速仪的测速方向在同一直线上.如图1图一3 声波测速为了得到多普勒测速仪所接收到的由于存在多普勒效应而频移的声波频率与运动物体运动速度之间的关系,我们分两步进行讨论.第一步,多普勒测速仪发射声波,运动物体接收到其所发射的声波.在这个过程中,多普勒测速仪作为波源是静止的,而运动物体作为波接收器以速度v运动.设多普勒测速仪所发射的声波频率为f,运动物体所接收到的声波频率为f′,声波的传播速度为v0,则由图1得(1)第二步,运动物体反射或散射声波,多普勒测速仪接收到其所反射或散射的声波.在这个过程中,运动物体作为波源以速度v运动,而多普勒测速仪作为波接收器静止.设多普勒测速仪接收到的声波频率为f″,由第一步我们知道,运动物体所反射或散射的声波频率为f′,于是由图1得(2) 把(1)式代入(2)式得(3)由(3)式得(4)(4)式即为被测物体的运动速度v与多普勒测速仪所发射的声波频率f、多普勒测速仪所接收到的由于存在多普勒效应而频移的声波频率f″以及声波的传播速度v0之间的关系。
基于多普勒的车辆测速仪
基于多普勒的车辆测速仪
周博;马戎;李岁劳;齐龙妹
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】将船舰测速经验应用于陆地车辆中，利用多普勒效应和超声波传感器，
设计了一种基于多普勒效应的车辆超声测速系统。
以 TMS320F28035为主控制器，搭建相应的硬件电路及应用软件，研制出了样机，并用跑车实验验证了设计方案的可行性。
【总页数】4页(P70-72,73)
【作者】周博;马戎;李岁劳;齐龙妹
【作者单位】西北工业大学自动化学院，陕西西安 710129;西北工业大学自动化
学院，陕西西安 710129;西北工业大学自动化学院，陕西西安 710129;西北工业大学自动化学院，陕西西安 710129
【正文语种】中文
【中图分类】TP368
【相关文献】
1.基于无线网络的超声波多普勒测速仪设计 [J], 孔祥洪;郭阳雪;胡志飞;钱卫国;王
伟杰;潘翔
2.基于激光多普勒测速仪的皮托管校准实验研究 [J], 崔骊水;胡鹤鸣;李春辉
3.基于高精度宽量程多普勒雷达技术的机动车测速仪溯源方法研究 [J], 高奎贺
4.基于新陈代谢双时序模型的激光多普勒测速仪漂移数据滤波 [J], 王琦;高春峰;周
健;魏国;聂晓明;龙兴武
5.基于光子多普勒测速仪的冲量传感器 [J], 杨军;裴明敬;王等旺;徐海斌;王昭;史国凯;张敏;张洋;熊琛
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雷达测速仪工作原理
雷达测速仪工作原理雷达测速仪是一种常用的交通工具速度测量设备，它通过发送和接收雷达波来测量车辆的速度。
雷达测速仪的工作原理基于多普勒效应和雷达波的特性。
雷达测速仪主要由发射器、接收器、信号处理器和显示器组成。
下面将详细介绍雷达测速仪的工作原理。
1. 多普勒效应多普勒效应是指当光源或声源与观察者相对运动时，观察者会感受到频率的变化。
在雷达测速仪中，车辆的速度变化会导致接收到的雷达波的频率发生变化。
2. 发射和接收雷达波雷达测速仪通过发射器发射一束窄束的雷达波，通常采用微波频段的电磁波。
雷达波从雷达测速仪发射器发出后，会以光速传播。
3. 雷达波的反射当雷达波遇到车辆时，部分波会被车辆表面反射回来。
反射的波经过接收器接收。
4. 多普勒频移测量接收器接收到反射回来的雷达波后，会通过信号处理器进行多普勒频移测量。
多普勒频移指的是接收到的波的频率与发射时的频率之间的差异。
5. 速度计算通过测量多普勒频移，雷达测速仪可以计算出车辆的速度。
根据多普勒效应的原理，当车辆靠近雷达测速仪时，接收到的波的频率会增加；当车辆远离雷达测速仪时，接收到的波的频率会减小。
根据频率变化的大小，可以计算出车辆的速度。
6. 显示测速结果最后，雷达测速仪会将测得的速度结果通过显示器显示出来。
通常，显示器上会显示车辆的速度和相应的时间信息。
需要注意的是，雷达测速仪在测量车辆速度时，需要考虑到雷达波的传播时间、多普勒频移的计算以及其他因素的影响。
因此，在使用雷达测速仪进行测速时，操作人员需要具备一定的专业知识和技能，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总结：雷达测速仪通过发射和接收雷达波，利用多普勒效应测量车辆的速度。
它的工作原理包括多普勒效应、发射和接收雷达波、雷达波的反射、多普勒频移测量、速度计算和显示测速结果。
通过这些步骤，雷达测速仪可以准确地测量车辆的速度，并将结果显示在显示器上。
使用雷达测速仪时，需要注意操作人员的专业知识和技能，以确保测量结果的准确性。
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课题类别：（科研部填写）
浙江大学城市学院
大学生科研计划
课题申请表
课题名称：基于多普勒效应的汽车测速仪的研制
申报类别：1.一般课题 2√.重点课题
3．联合资助课题4。
立项不资助课题所属领域：1.√科技制作类；2.创业类；3.创意设计类；
4.经济社会发展类；
5.其他；
（请在所选项的数字前打钩）课题申请人：
所属分院、年（班）级：
指导老师：
申请时间：
申请经费： 1000元
联系电话：
浙江大学城市学院科研部
2007年12月
申请者的承诺：
我和我小组的成员保证如实填写本表各项内容。
如果获准立项，我承诺以本表为有约束力的协议，遵守“浙江大学城市学院大学生科研计划”和学生科研管理的有关规定，认真开展研究工作，按时提交项目执行报告，在规定时间内取得预期研究成果和作好课题的总结报告。
申请者（签名）：
2008 年12 月1 日
指导教师承诺：
本人承诺对本课题研究提供学术指导，督促课题研究工作有计划开展，顺利并按时完成本课题的研究计划。
指导老师（签名）：
2008 年12 月 2 日
课题介绍：阐明本课题的研究目的意义、主要研究内容、研究难点和创新点、研究工作的计划、研究的方式、产生成果的形式等（限1500字）
目的意义：
从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了，就好像一个人正在关手风琴。
这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。
当火车离去时，声波传播开来，就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。
从测速仪里射出一束射线，射到汽车上再返回测速仪。
测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。
返回波长越紧密，前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。
研究内容：
基于多普勒效应的微波雷达测速传感器，产生与汽车速度对应的多普勒频移，再经过一系列信号调理电路，产生MCU能识别的方波信号，并利用MCU测量该信号的频率，从而计算得到当前行驶汽车的车速。
当流体中的粒子从条纹区的方向经过时，会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波，称为多普勒信号。
这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。
经过条纹区粒子的速度愈高，多普勒频移就愈高。
将垂直于条纹方向上的粒子速度，除以条纹间隔，考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。
各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比，利用监测到的相位差可以来确定粒径。
研究难点和创新点：
难点：专业知识掌握不深，需克服专业知识方面问题。
创新点：在384Kb/s以上速率时，MCU达到25帧/秒，图像清晰流畅。
分辨率强，返回波长越紧密，前进的汽车速度也越快--证明驾驶员超速驾驶的可能性大。
研究工作计划：
1.查阅整合资料硬件设计
2.设计制作
3.系统调试
4.现场测试
5.总结形成报告
本课题已有研究基础：指围绕本课题的研究方向已开展的研究工作、研究准备及已产出的成果，无研究基础的不用填写本栏（限600字）
指导老师推荐意见
指导教师签字：
日期：
三、审查意见
分院（部门）审查意见：
单位盖章签名：
年月日。