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声尺:很容易测量到“相对长度”?
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2004/12/09 13:41
点击:180次

声尺:
http://www.ti.com.cn/customer/article/2003/11/25.asp>

精确测量某一距离声传播时间,
在与已知标准尺(经过计量校准)声时作比较,
获得距离数据,可以达到0.1μm精度。
在数控机床上可以代替复杂的激光测长系统。

=======================================
如果在速度=v的运动系统中,
用这样的“声尺”去测量一个标准“米”L=1m,
那么:
1、如果空气是被系统封闭带动的,
则测量到的“米”长与在静止时测量的结果相同,

2、如果系统是开放的,空气相对地球静止,
系统不带动空气一起运动(只是很少量戈引空气),
则测量到的“米”长与在静止时测量的结果就不同了?

对于光也是一样的分析方法?

而标准声速U相对很低,
很容易在“开放系统”中测量到“相对长度”变化量ΔL=L'-L为:
ΔL= L/[(U/v)-1]
v= U/[1+(L/ΔL)]
近似为:
ΔL≈ L(v/U)
v≈ U(ΔL/L)

已知“声尺”的测量精度是0.1μm=100 nm,
所以对应的系统速度v是:
v≈ U(ΔL/L)=347*(0.1e-6/1)=0.0000347=34.7 (μm/s)
这大概是蜗牛运动的速度了?

最一般的超声测距仪参见:
http://www.jinjubao.com/chao11.htm>
技术参数:
测程:0.5m ~ 12m
精度:±(1cm+0.5%×距离)
分辨率:1cm

假设测距还是L=1米, ΔL=1cm,
则对应的系统速度v是:
v≈ U(ΔL/L)=347*(0.01/1)=3.47 (米/秒)=12.5 (公里/小时)
这是一般自行车的速度了?

所以我们在一辆敞棚汽车里就可以很容易观察到“相对长度”L'了?
谁有这样的超声测速仪呢?不妨一试?
由于汽车和气流的速度不是很稳定,
所以可能测量到的L'也不是很稳定,但估计也足以说明问题了?
这比观测“声干涉现象”容易的多?
而其反映的也是“相对介质运动”引起的声波“相位差”(时间差)?


 

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[楼主]  [2楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/09 19:57 

修正一下

我有点糊涂了,超声测距是往返闭合声路,
只能测量到2阶效应,
只有把超声发射器与接收器分开来安装才能测到1阶效应,
所以还要把超声测距仪改装一下,才能用上面的分析方法计算,

对于二阶效应的估算是如果v=35米/秒=126公里/小时,
只能测到时间差Δt=(2L/U)(vv/UU)=6.2e-5 秒= 62微秒,
距离变化量ΔL=ΔtU=6.2e-5 * 340= 0.02119米= 2.1cm,
这对于一般的超声测速仪(分辨率1cm)也还是可以测量到了,

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