Разделы сайта

Эффект Доплера в акустике

Можно заметить, что высота звука сирены пожарной машины, движущейся с большой скоростью, резко падает после того, как эта машина пронесётся мимо наблюдателя. Высота звука двигателя гоночного автомобиля тоже изменяется, когда он проезжает мимо наблюдателя. Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука возрастает по сравнению с тем, когда источник звука покоился. Если же источник звука удаляется от наблюдателя, то высота звука понижается. Это явление называется эффектом Доплера и имеет место для всех типов волн. Рассмотрим теперь причины его возникновения и вычислим изменение частоты звуковых волн, обусловленное этим эффектом.

Рисунок 1,а - Эффект Доплера

Рисунок 1,б - Эффект Доплера

Эффект Доплера:

а - оба наблюдателя на тротуаре слышат звук сирены стоящей на месте пожарной машины на одной и той же частоте;

б - наблюдатель, к которому приближается пожарная машина, слышит звук более высокой частоты, а наблюдатель, от которого машина удаляется, слышит более низкий звук. Пожарный автомобиль, сирена которого, когда автомобиль стоит на месте, испускает звук определённой частоты во всех направлениях, как показано на Рисунок 1,а. Пусть теперь пожарный автомобиль начал двигаться, а сирена продолжает испускать звуковые волны на той же частоте. Однако во время движения звуковые волны, испускаемые сиреной вперёд, будут располагаться ближе друг к другу, чем в случае, когда автомобиль не двигался, что и показано на Рисунок 1,б. Это происходит потому, что в процессе своего движения пожарный автомобиль «догоняет» испущенные ранее волны. Таким образом, наблюдатель у дороги заметит большее число волновых гребней, проходящих мимо него в единицу времени, и, следовательно, для него частота звука будет выше. С другой стороны, волны, распространяющиеся позади автомобиля, будут дальше отстоять друг от друга, поскольку автомобиль как бы «отрывается» от них. Следовательно, за единицу времени мимо наблюдателя, находящегося позади автомобиля, пройдёт меньшее количество волновых гребней, и высота звука будет ниже.

Следует заметить, что эффект Доплера лежит также в основе метода обнаружения с помощью радара автомобилей, которые превышают предписываемую скорость движения, но в этом случае используются электромагнитные (радио) волны, а не звуковые.

В данном дипломном проекте разработан изготовлен прибор, который работает на эффекте Доплера и является малогабаритным локатором, который работает на ультразвуковой частоте, и представляет собой излучатель ультразвука и приемник ультразвука, которые реагируют на приближение объекта к монитору свыше допустимой нормы. Издается звуковая и световая сигнализация (свечение красного светодиода), что является нарушение санитарных норм при работе на персональном компьютере. При нормальной посадке оператора светиться синие светодиоды.

Это прибор для контроля осанки и зрения при работе на персональном компьютере. В устройстве скомпонованы ультразвуковой передатчик, и приемник работающие на одной частоте. Когда в зоне действия прибора появляется какой-либо объект, то:

- синяя подсветка означает, что голова оператора находиться на безопасном расстоянии от монитора (от 35 до 60 см);

- красная подсветка означает, что голова оператора наклонилась слишком близко к монитору, т.е. ближе, чем на 35 см от экрана. Если голова оператора остается вблизи монитора слишком долго, то в дополнение к красной подсветке включается звуковое предупреждение.

Устройство обладает высокой чувствительностью. Может восстанавливать начальное состояние автоматически.

Таблица 2.1-Технические характеристики

Рабочее напряжение	5V
Потребляемый ток	30 mA
Синяя подсветка безопасное расстояние	От 35 до 60 см
Красная подсветка опасное расстояние	Ближе чем на 35 см

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Микропроцессорныая система. Автоматический чайник
Микропроцессорные и информационно-управляющие системы, в настоящее время, стали одним из наиболее дешевых и быстрых способов обработки информации. Практически ни одна область современной науки и техники не обходиться без использования их. В настоящее время всё острее встают проблемы безопасности. Практика показывает, что наибольш ...