林伟君

超声波运动传感器的创新应用

林伟君

简述了超声波传感器、传感系统的数据采集、计算的基本原理和系统特性；与打点计时器和数字计时器两种传统运动学仪器进行比较，说明系统具有采样率高，采集信息丰富，图形结果显示直观、便捷等优点；列举若干个用该系统设计完成的传统运动学实验改进以及创新运动学实验。

超声波传感器；运动传感器；运动学实验；DIS实验；创新物理实验

机械运动是物理世界普遍的运动形式，对于机械运动参量的测量是运动学教学与实验里面的重要内容。特别是在高中物理教学中，通过对位移、速度等物理量的测量，能够提高学生对运动学定律内在物理意义的了解。随着新课程改革的不断深入，运动学实验的形式也发生了一些变化，更多地引入了数字化实验。本文就运动学数字化实验中的核心器件——超声波运动传感器的应用方法及应用案例进行介绍和探讨。

一、超声波运动传感系统的优点

1.超声波传感系统原理及传感器信息处理方法

超声波运动传感系统的核心是超声波传感器，目前按收发结构可分为对射式和反射式两种。系统中以信号调理、计算等电路为辅助，利用时差法测量传感器与物体之间距离，即通过超声波发射器发射一组固定频率信号，通过记录发射频率时刻t1和接收器接收到信号的时刻t2，并计算时间间隔Δt，以确定物体与传感器间的距离［1］。

对于对射式系统，系统框图如图1所示。……