第八章 速度、转速和加速度测量
运动物体的速度和加速度的测量实验
实验误差分析
测量过程中，设备精度、环境因 素以及人为操作都可能引入误差 ，需通过多次测量和数据分析来 减小误差。
拓展应用举例
运动学分析
教育教学辅助
利用实验结论，可以对各种运动场景 进行深入分析，如汽车刹车距离的计 算、运动员起跑加速性能评估等。
实验结果可为物理课堂教学提供直观 的数据支持，帮助学生更好地理解运 动学基本概念和原理。
跨学科应用拓展
将实验方法和结论拓展应用到其他学科领域，如生物学、医学等 ，以揭示更多自然现象和解决实际问题。
谢谢您的聆听
THANKS
综合实验结果和讨论，得出关 于运动物体速度和加速度测量 实验的结论
05
误差来源与减小方法
系统误差分析
实验仪器误差
由于仪器本身的精度限制或长期使用导致 的磨损，会对测量结果产生系统误差。
实验方法误差
采用不同的实验方法或操作过程，可能会 引入不同的系统误差。
环境因素
温度、湿度、气压等环境因素的变化，也 会对实验结果产生影响。
测速仪使用说明
根据测速仪的类型和使用说明 书，正确安装和调试测速仪， 确保其能够准确测量物体的速
度。
加速度计使用说明
根据加速度计的类型和使用说 明书，正确安装和调试加速度 计，确保其能够准确测量物体 的加速度。
计时器使用说明
根据计时器的类型和使用说明 书，正确设置和启动计时器， 确保其能够准确记录物体运动 的时间。
通过测量物体在不同时间点的位置，可以计算出物体的位移、速度和加速度。
预备知识
熟悉速度和加速度的定义及计算 公式。 掌握测量物体位置和时间的基本 方法。 了解误差分析和数据处理的基本 方法。
02
实验器材与装置
运动学实验设计：速度和加速度的测量
与理论值的比 较和讨论
实验结果的分 析和解释
实验结果的实 际应用和意义
实验总结和展望
实验总结
实验目的：测 量速度和加速
度
实验方法：使 用光电门和位
移传感器
实验结果：得 到了速度和加
速度的数据
实验误差分析： 实验改进建议：
讨论了实验中 提出了一些改
可能产生的误 进实验的方法
运动学实验设计：速度和加速 度的测量
汇报人：XX
单击输入目录标题 实验目的 实验原理 实验步骤 实验结果分析 实验总结和展望
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实验目的
了解速度和加速度的概念
速度和加速度 是运动学中的
基本概念
通过实验了解 速度和加速度 的定义和测量
方法
掌握速度和加 速度之间的关
系
实验中需要注 意的问题和注
差及其影响
和建议
实验展望：对 未来速度和加 速度测量的研 究进行了展望
实验中存在的问题和改进建议
实验方法：需要优化实验步 骤，减少误差来源
实验设备：需要更精确的测 量仪器，以提高测量结果的 准确性
数据处理：需要更完善的数 据处理方法，以提高结果的
可靠性
实验结果：需要更深入的分 析和讨论，以便更好地理解
计算方法：通过测量物体在不同时刻的速度，然后计算速度的变化量，最 后除以时间间隔
加速度的单位：米/秒²
加速度在运动学实验中的应用：通过测量加速度，可以了解物体的运动状 态和运动趋势
实验设备的工作原理
光电门：通过红外线发射 和接收，测量物体通过光 电门的时间差，从而计算
出速度。
加速度传感器：通过测量 物体在运动过程中的加速
【汽车传感器原理与检修】汽车传感器原理与检修 第八章 速度与加速度传感器
轮速传感器即车轮速度传感器，用于检测车轮速度，并将其转化为电信号 输入ABS（防抱死制动系统）ECU，用于计算车轮的圆周速度。目前轮速传感器 在ABS中应用越来越广泛，逐步取代了减速度传感器、车身速度传感器和蓄压器 压力传感器。轮速传感器主要有电磁感应式和霍尔效应式两种。
图8-5舌簧开关式发动机转速传感器的检测
另外一种形式的舌簧开关式传感器是阻断型，如图8-6（a），为使舌簧开关能闭能 开，磁铁必须装在一个转动的轴上，使磁铁转动或用一个转动的齿轮来隔断其磁通 。当齿轮的齿处于磁铁和舌簧管之间时，磁通离开簧片，这时触点弹开，见图8-6（ b）。无论采取哪种方法，都可以从触点开闭时发出的信号指示轴的转动位置。
对于装设自动变速器的汽车，车速传感器也叫变速器输出轴转速传感器 ，用于检测汽车的车速信号，并将该信号输入ECU，实现ECU对变速器的换挡 控制及对发动机的控制；同时将车速信号提供给车速里程表，用以指示汽车行 驶速度，记录汽车行驶里程。而对于装设手动变速器的汽车，车速传感器仅仅 将检测到的车速信号提供给车速里程表，用于指示汽车行驶速度，记录汽车行 驶里程。
车速传感器一般安装在变速器输出轴附近的壳体上或速度表内，主要有
舌簧开关式、电磁感应式、光电式、霍尔效应式、磁阻元件式、多普勒雷达式 等几种。常用的有舌簧开关工、可变磁阻式、电磁感应式、光电式和霍尔式几 种。
一、舌簧开关式车速传感器
1. 舌簧开关式转车传感器的结构与原理
舌簧开关式车速传感器用于旧式汽车的车速报警系统中，在新型的轿车中很少用 到，其结构如图8-7所示。舌簧开关（图中的簧片开关）是一个内装两个细长触点 的小玻璃管，触点由铁、镍等容易被磁铁吸引的强磁性材料制成。舌簧开关传感 器置于车速表的转子附近，当车速表驱动轴转动时，带动转子和永久磁铁旋转， 使磁铁的N、S极靠近或远离舌簧开关的触点。在变化的磁场作用下，舌簧开关的 两触点有时互相吸引而闭合，有时相互排斥而断开，从而形成了触点的开关作用 。
速度和加速度的测量
速度和加速度的测量【实验目的】1. 观察匀速直线运动，测量滑块的运动速度。
2. 学习使用气垫导轨和存储式数字毫秒计。
【实验仪器】气垫导轨、气源、存储式数字毫秒计、垫块。
【实验原理】1、测量滑块运动的瞬时速度V物体做直线运动时，其瞬时速度定义为： dt dS t S V t =∆∆=→∆lim 0 (1) 根据这个定义瞬时速度实际上是不可能测量的。
因为当∆t →0时，同时有∆S →0，测量上有具体困难。
我们只能取很小的∆t 及相应的∆S ，用其平均速度来代替瞬时速度V ，即tS V ∆∆=(2) 尽管像这样用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但只要物体运动速度较大而加速度又不太大，这种误差也不会太大。
2、测量滑块运动的加速度a图1 滑块下滑示意图如图1所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜面，滑块下滑时将作匀变速直线运动，有三个基本运动公式：)(00t t a V V -=- （3）)(20202s s a V V -=- (4)20000)(21)(t t a t t V s s -+-=- (5) 式中s 0和s 以及V 0和V 分别为t 0和t 时刻滑块的位置坐标和相应的瞬时速度。
在实验中使用的毫秒计只能从t 0＝0时刻开始计时，所以运动方程变为：at V V =-0 (6)aS s s a V V 2)(20202=-=- (7)2021at t V S += (8) 此时t 为滑块从s 0处到s 处的运动时间， S ＝s －s 0为两光电门之间的距离。
实验时，使滑块由导轨最高端（或某一固定位置）静止自由下滑，即可测得不同位置s 0、s 1、s 2．．．．．处各自相应的速度和加速度值，如图2－2。
图2 位置和速度对应图【实验仪器介绍】气垫导轨气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。
空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
第八章 第2课时 实验九：用单摆测量重力加速度
考点二 探索创新实验
根据该图线可知：在误差允许范围
内，“杆线摆”在摆长一定的情况
下，T 和
1 成正比，即周期跟 gsin θ
(等效)重力加速度的平方根成反比。
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课时精练
1.(2023·黑龙江鹤岗市第一中学期中)某同学做“用单摆测量重力加速度” 的实验，实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门， 连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。 (1)下列说法中正确的是___B___。 A.测出摆球做一次全振动的时间作为周期的测量值 B.质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球 C.可将摆球从平衡位置拉开一个任意角度然后释放摆球 D.可以选择有弹性的细绳作为摆线
考点一 实验技能储备
(3)某同学课后尝试在家里做用单摆测量重力加速度的实验。由于没有合 适的摆球，于是他找到了一块鸡蛋大小、外形不规则的大理石块代替小 球进行实验。如图甲所示，实验过程中他先将石块用细线系好，结点为 M，将细线的上端固定于O点。然后利用刻度尺测出OM间细线的长度l 作为摆长，利用手机的秒表功能测出 石块做简谐运动的周期T。在测出几 组不同摆长l对应的周期T的数值后， 他作出的T2－l图像如图乙所示。
考点一 实验技能储备
3.实验过程 (1)让细线的一端穿过金属小球的小孔，做成单摆。 (2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放 在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂， 在单摆平衡位置处做上标记，如图所示。 (3)用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出金属小球的直径， 即得出金属小球半径r，计算出摆长l＝ l′＋r 。
由之前的分析可知，有 T2＝4gπ2(l＋d)，T2－l 图像的斜率为 k＝4gπ2，其 重力加速度为 g＝4kπ2，由上述分析可知，其摆长的测量不影响重力加 速度的测量结果，所以其测量值等于真实值。
初中物理实验探索如何测量速度和加速度
初中物理实验探索如何测量速度和加速度物理实验一直是学习物理知识中不可或缺的一部分，通过实验可以深入了解物理规律和原理。
在初中阶段，学生可以进行一系列的实验，帮助他们理解速度和加速度的概念。
本文将探索如何进行初中物理实验来测量速度和加速度。
1. 实验目的本次实验的目的是通过测量物体在匀速直线运动和匀变速直线运动中的速度和加速度，加深对这些物理概念的理解。
2. 实验材料- 直线运动实验器材：包括平滑的木板、滑轮、细线等。
- 计时器：用于准确测量时间。
- 尺子：用于测量距离。
3. 实验一：测量匀速直线运动中的速度步骤：a. 在光滑的木板上绑上滑轮，滑轮附近固定一条细线，并将其与木板一端固定。
b. 将小物体（如一枚小石子）系在另一端的细线上，并使其通过滑轮。
c. 沿木板测量一段距离，记为L。
d. 让小物体自由滑落，并记录其通过滑轮所用的时间，记为t。
e. 重复上述步骤3次，并计算小物体的平均速度，用公式v= L/t计算。
4. 实验二：测量匀变速直线运动中的加速度步骤：a. 在平滑的木板上绑上滑轮，并固定一条细线。
将其与木板的一端固定，另一端绑上小物体。
b. 沿木板测量一段距离，记为L。
c. 让小物体在开始的位置静止，用计时器准确测定小物体从静止状态下滑到通过滑轮所用的时间，记为t。
d. 重复上述步骤3次，并计算小物体的平均加速度，用公式a=2(L/t^2)计算。
5. 实验记录和数据分析通过以上实验我们可以得到一系列的实验数据，在实验记录中要注意每次的实验步骤和实验结果的准确记录。
在数据分析中，可以将测得的速度和加速度的数据绘制成图表，以便更好地观察数据之间的关系。
6. 结论通过以上实验，我们可以得出以下结论：- 在匀速直线运动中，物体的速度保持恒定。
- 在匀变速直线运动中，物体的加速度是变化的。
- 速度和距离成正比，时间和距离的平方成正比。
通过这次实验，我们对速度和加速度有了更深入的理解。
同时，通过实验数据的记录和分析，我们也锻炼了观察能力和数据处理能力。
物理实验测量速度与加速度
物理实验测量速度与加速度作用力、质量与加速度是物体运动中最基本的参数之一，通过实验测量它们的值可以更好地理解物理规律。
本次实验将重点测量和研究速度和加速度，并分析它们之间的关系。
实验目的：1. 了解速度和加速度的概念及其测量方法；2. 掌握测量速度和加速度的实验方法；3. 通过实验数据和计算分析，探究速度和加速度之间的关系。
实验材料与器材：1. 直线运动实验装置或运动轨道；2. 平移运动的小车；3. 电磁感应测速仪、计时器等测量装置；4. 弹簧测力计、砝码等质量测量装置。
实验步骤：一、测量小车的速度1. 将直线运动实验装置或运动轨道放置水平稳定，并确保其表面光滑，无明显障碍物。
2. 将小车放置在运动轨道上，确保小车能够自由运动而无外界干扰。
3. 使用电磁感应测速仪或计时器，测量小车在直线轨道上运动的时间t。
4. 在直线轨道上选取两个固定的位置点，测量小车通过这两个位置点的距离s。
5. 根据速度的定义公式 v = s / t，计算小车在直线轨道上的速度。
二、测量受力小车的加速度1. 将小车绑在弹簧测力计上，并使其处于水平平衡状态。
2. 在弹簧测力计下方的架子上放置一组知重的砝码，使弹簧测力计指针偏转，记录下当前受力的数值 F。
3. 以恒定的力作用在小车上，使其受到加速度的作用。
4. 记录下小车受力后的加速度 a。
5. 根据牛顿第二定律 F = ma，计算小车的质量 m。
三、分析速度与加速度之间的关系1. 根据实验数据计算出小车在直线轨道上的速度和加速度，并整理成表格。
2. 通过观察表格中的数据，分析速度和加速度之间的关系。
3. 绘制速度和加速度的折线图或散点图，进一步分析它们之间的关系。
4. 根据实验结果和数据分析，得出速度和加速度之间的定量关系，并加以论证。
实验注意事项：1. 进行实验前，预先检查实验装置的正常运转情况，确保安全和准确性。
2. 实验过程中，应注意保持实验装置的稳定性，减小外界干扰。
8、力学计量
第13页，共33页。
第八章 力学计量
①静负荷试验法的原理是： 在一定的静负荷作用下,把规定材料与形状的压头压 入被试材料的表面, 计量压痕的深度或大小来获得硬 度值。 ②动负荷试验法的原理是: 在一定的动负荷作用下,用规定材料与形状的冲头 冲击被试材料,通过计量冲头回跳高度等参数来获 得硬度值。
计量学概论
第八章 力学计量
本章学习要求：
1、理解力学计量的基本名称与概念； 2、理解力学计量的基准原理与方法；
3、理解力学计量的传递和校准； 4、了解力学计量的发展。
第1页，共33页。
第八章 力学计量
一、力学计量概述
同几何量计量一样，力学计量也是发展最早的计量领
域之一。
1、力学计量的内容：
包括质量、力值、扭矩、硬度、压力、振动、冲击、流 量、流速、转速、容量、加速度等的计量测试。其理论 基础是牛顿力学定律，即力=质量×加速度。在科研、生 产、国防等各个领域都起着非常重要的作用。
按照物体相互作用的发生方式分类：万有引力、电磁相互作用 力、弱相互作用力、强相互作用力以及超电荷力。
第9页，共33页。
第八章 力学计量
力是矢量，力有三要素：大小(力值)、方向及作用点。在SI中，
力的计量单位是牛顿(N)，1N就是使1kg质量的物体产生lm／s2加 速度的力。
2、力值计量的原理和方法
第八章 力学计量 2、振动与冲击计量
①振动是一个与平均值相比其运动参量随时间时大时小 交替变化的现象，振动计量的主要参数有振幅、频率、相 位、速度和加速度。为要获得频率分量丰富的波形，振动计 量仪器除了要有准确的校准灵敏度外，还须有足够宽的频率 响应和良好的幅值线性。
动车组检测与故障诊断第五讲速度、转速、加速度测量
周期法测转速
与频率／数字转换电路不同，其特点是通过对被测信号进 行分频来提供计数时间，而计数器是对晶体振荡器的输出 信号脉冲进行计数。这里用被测周期T来控制闸门，填充 时间0进入计数器计数N。为了提高周期测量的准确度， 通过将周期信号分频，使被测量的周期得到倍乘。故被测 量的转速n为
KT z
N 0
n 60N zt
式中，z为旋转体每转一转传感器发出的电脉冲信 号数；t为采样时间(s)。
时基电路的功能是提供时间基准(又称为时标)， 它由晶体振荡器和分频器电路组成。振荡器输出 的标准频率信号经放大整形和分频后，产生出以 脉冲宽度形式表示的时间基准，
t 2n1 fv
来控制计数门(其中fv振荡器的输出频率，n为分 频数
(1) 相关法;
v s t
(2) 空间滤波器法
2. 角速度和线速度的相互转化。
v r
3. 利用物理参数测量：多普勒效应、流体力学定 律、电磁感应原理
4. 加速度积分法和位移微分法
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。 图2所示它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。
数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字 转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感 器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频 率或周期来测量转速。
（2）转速传感器
把被测转速转换成脉冲信号。
计量学基础——力学计量
第三节 力学计量的传递方法
二、 力值传递方法
力值传递分为定度和检定两种方式，定度是将 基准机或标准机的标准力值传递到测力仪表刻度 上，确定刻度对应的力值；检定是标准机与被检 仪器或设备的示值进行比较的过程，以确定其误 差。力值传递通过高一等级的测力机对下一级的 测力机进行定度和检定。
21
第三节 力学计量的传递方法
6
第二节 力学计量的基准原理
一、 质量计量的基准
1、砝码 质量的计量通过砝码和衡器进行，其中砝码是
质量量值传递的标准设备。根据准确度不同，砝码 可以分为国家千克基准（也叫国家公斤原器）、千 克副基准（也叫国家公斤副基准）、千克工作基准 、一等砝码、二等砝码和一级至七级砝码。
7
第二节 力学计量的基准原理
10
第二节 力学计量的基准原理
二、 力值计量的基准
1、力值计量方法
力值计量的方法主要分为两类：其一是利用力 的动力效应测量，即通过质量和加速度的测量来求 得力值，如杠杆式标准测力机、液压式标准测力机 等；其二是利用力的静力效应测量，即通过测量受 力物体产生的变形量或内部应力的相应参量求得， 如显微镜式 光学标准测力仪、百分表示标准测力 仪、电阻应变式测力传感器等。
17
第二节 力学计量的基准原理
六、 硬度的试验基准
动力硬度试验法是在动态力作用下，用规定材料 与形状的冲头冲击被测试材料的表面，通过测量冲头 回跳高度、冲击速度或反弹速度等参数来获得硬度值 的一种硬度试验方法。这种试验方法以材料的弹性变 形为主要特征，例如肖氏硬度试验法和里氏硬度试验 法等。
常用的硬度测试装置有：布氏硬度计、洛氏硬度 计、维氏硬度计、肖氏硬度计、里氏硬度计等。
16
第二节 力学计量的基准原理
速度转速加速度测量资料
式中，z为旋转体每转一转传感器发出的电脉冲信 号数；t为采样时间(s)。
2）周期法测转速
与频率／数字转换电路不同，其特点是通过对被测信号进 行分频来提供计数时间，而计数器是对晶体振荡器的输出 信号脉冲进行计数。这里用被测周期T来控制闸门，填充 时间0进入计数器计数N。为了提高周期测量的准确度， 通过将周期信号分频，使被测量的周期得到倍乘。故被测 量的转速n为
图2 光束切断式速度测量
L v NT
相关法
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3所示。被测物体以 速度V行进，在靠近行进物体处安装两个相距L 相同的传感器（如光电传感器、超声波传感器 等）。传感器检测易于从被测物体上检测到的 参量(如表面粗糙度、表面缺陷等），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
皮托管测速法
相关概念
我们把没有粘性的流体称为理想流体． 理想不可压缩流体的伯努利方程（能量方程）
(Benoulli’s Equation)
理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时，具有三 种形式的能量：位势能、压力势能和动能，在流线上 任何一处三者能量之和保持恒定。
V2,p2 V1,p1 z2
2）磁电感应式转速传感器
当安装在被测转轴上的齿轮(导磁体)旋 转时，其齿依次通过永久磁铁两磁极间 的间隙，使磁路的磁阻和磁通发生周期 性变化，从而在线圈上感应出频率和幅 值均与轴转速成此例的交流电压信号u0。
随着转速下降输出电压幅值减小，当转速低到一定程度时，电 压幅值将会减小到无法检测出来的程度。故这种传成器不适合 于低速测量。
2n1 t fv
来控制计数门(其中fv振荡器的输出频率，n为分频数
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皮托管的方向与流体方向不对准； 皮托管直径不为零，静压孔实际静压力降 低； 流体受皮托管的滞止，使滞止点上游的静 压力增大。
皮托管(Pitot Tube)测速装置
全静压管
静压孔距前端不小于8倍管径，可减小头部激波对静 压的影响；
静压孔上部4个，下部6个，两侧没有，可在大仰角 飞行时减小静压误差；
第八章 速度、转速和 加速度测量
王鹏 wang_peng@
天津大学精密仪器与光电子工程学院
第一节 概述
汽车、火车、轮船、飞机 等行驶速度、加速度的测 量，行驶姿态的测量
发动机、发电机等输出轴 转速的测量
轧制板材、带材、棒材、 管材等产品速度的测量
大型设备、工程中振动的 测量
在惯性导航中的应用
皮托管装置的结构坚固耐用，稳定可靠。
多普勒(Doppler)速度测量
多普勒效应
多普勒(Doppler)速度测量
多普勒速度测量
f0 c / i
fP
c v cos1 i
fs
c
v cos2 P
fs
(c
v cos2 )(c ci
v cos1)
c v(cos2 cos1)
fd
fs
f0
i
v(cos
时间位移计算测速法
空间滤波器测速法
利用可选择一定空间频率μ的空间滤波器件与被测物
体同步运动，然后在单位空间内测得相应的时间频
率f，求得运动体的运动速度。
v
f＝N／t0
L
μ＝N／L
v L /t0 N / f / N f /
皮托管(Pitot Tube)测速装置
理想不可压缩流体的伯努利方程
激光光纤Doppler血液流速测量
探头体积小，便于调整测量位置，可以深入到难以测量 的角落；抗干扰能力强，可在高电压、强电磁感应等环 境中使用。密封型的光纤探头可直接放入液体中使用。
陀螺仪角速度测量
陀螺仪的结构
二自由度陀螺 单自由度陀螺
陀螺仪角速度测量
陀螺仪的支撑方式
液浮陀螺仪 气动陀螺仪 静电陀螺仪 挠性陀螺仪
2
cos1 )
i
多普勒测速的优点：用光的 波长作基准，精度高；光电 探测器输出频率信号，抗干 扰能力强。
多普勒(Doppler)速度测量
差分多普勒速度测量
对于光束O1
fdO1
f0v c
(cos3
cos
1
)
对于光束O2
f dO 2
f0v c
(cos3
cos
2
)
fd fdO2 fdO1
f0v c
理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时， 具有三种形式的能量：位势能、压力势能和动能 ，在流线上任何一处三者能量之和保持恒定。
p gz 1 v2 常量
2
v2,p2
v1,p1
z2
z1
皮托管(Pitot Tube)测速装置
皮托管测速原理
pv pt ps v 2 / 2
v 2( pt ps ) /
v cfd /( f0 sin )
光源与光电探测器放置于运动物 体的一侧，仪器设计时结构紧凑
多普勒(Doppler)速度测量
后向散射差分多普勒速度测量L1 M1M3 源自2L2v谐振器
声光调制器 激光器
光电接收器 处理电路
多普勒(Doppler)速度测量
卫星跟踪系统
电磁波多普勒效应
多普勒(Doppler)速度测量
第二节 速度测量
从运动形式分：线速度测量，角速度测量 从参考基准分：绝对速度测量，相对速度测量 从数值特征分：平均速度测量，瞬时速度测量 从获取方式分：直接速度测量，间接速度测量
常用的速度测量方法
时间、长度计算测速法
利用速度的定义：v=L/t
加速度积分和位移微分测速法
在振动测量中，通过测量振动体的加速度，积分得 到振动速度、振幅等
在陀螺仪的某一框架旋转轴上 ，迫使主铀绕另一框架的轴旋 转，主轴以最短的途径向外力 矩的方向靠拢。
0
T T
T
0 x(t t0)x(t )dt Rx ( t0)
时间位移计算测速法
相关测速法
相关测速法抗干扰能力更强， 能在复杂的干扰条件下准确测 量。
相关测速在现代有着多方面的 应用：飞机、船舶、汽车、轧 机钢带等速度。
从原理上讲，任何在物体运动 方向上一定距离处布置的两个 传感器，只要它们能够检测到 标记物体的某种信号（一般为 随机信号），那么，物体的运 动速度都可以用互相关的原理 加以测定。
利用物理参数进行速度测量
利用速度大小与某些物理量间的已知关系，如 E=BLv的原理测量导体的运动速度
线速度和角速度相互转换测速法 陀螺测速法
时间位移计算测速法
光束切断法
时间位移计算测速法
相关测速法
y(t) x(t t0 )
Ryx
(
)
lim
T
1 T
T y(t)x(t )dt lim 1
陀螺仪角速度测量
陀螺仪的基本特性
定轴性：当陀螺仪的转子高速 旋转时，如果不受任何外加力 矩的作用，其主轴将稳定地保 持在惯性空间初始方向上，这 种特性称为陀螺仪定轴性或者 稳定性。
角动量H越大，摩擦力矩越小 H J
，则主轴方向越稳定。
陀螺仪角速度测量
陀螺仪的基本特性
进动性：当陀螺仪的转子高速
旋转时，如果外加力矩M作用
第一节 概述
速度(Velocity)：物体运动时单位时间内的位移 量，m/s
加速度(Acceleration)：物体运动时单位时间内 的速度增量，m/s2
转速(Rotational Velocity)：物体运动时单位时间 内的转数，r/min
角速度(Angular Velocity)：物体单位时间内转 过的角度，rad/s
装有加温装置，防止在高空飞行时结冰
皮托管(Pitot Tube)测速装置
飞机空速表
开口膜盒（指示空速） 真空膜盒（真空速）
当准外气界温气T标温不T等实与时该，气应层按标下
式进行修正：
v实＝v真 T实 T标
皮托管(Pitot Tube)测速装置
皮托管测速装置利用了流体速度和流体动压力 之间的关系；在测量时直接测量的是压力，然 后再计算出速度，属于间接测量；测量了运动 物体和流体的相对速度。
(cos
1
cos
2
)
v 0 fd /[2sin( / 2)]
频差与光电探测器的方向无关。 使用时不受现场条件的限制，可 在任意方向测量。
v sin
2 2
可使用大口径的接收透镜，使粒 子散射的光能量极大地被利用， 提高信噪比。
多普勒(Doppler)速度测量
后向散射多普勒速度测量 fd v sin / 0 f0v sin / c