- •Лабораторная работа №2
- •Лабораторная работа №2
- •1. Эффект Допплера
- •1.1 Движущийся приемник звука
- •1.2 Движущийся источник звука
- •1.3 Движущийся отражатель ультразвука
- •1.4 Допплеровский сдвиг частоты. Допплеровский угол
- •1.5 Частота излучаемого сигнала
- •1.6 Непрерывноволновой допплер
- •1.7 Импульсноволновой допплер
- •1.8 Сигналы и их спектры
- •2. Доработка вопросов интерфейса, питания, управления и функционирования
- •3. Подключение микроконтроллера к компьютеру
- •3.1. Подключение при помощи lpt порта
- •3.2. Подключение при помощи com порта
- •3.3. Подключение при помощи usb порта
- •3.4. Использование микроконтроллера со встроенным аппаратным модулем usb.
- •3.5. Использование дополнительной микросхемы – преобразователя
- •3.6. Аппаратная реализация usb порта
- •Анализ и выводы
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»
Факультет дизайна и компьютерных технологий
Кафедра компьютерных технологий
Лабораторная работа №2
Дисциплина: Технические средства защиты информации
Тема: Ультразвуковые датчики Допплеровского типа
Выполнили: студенты гр. 21-08
Диомидов А.В.
Кузнецов А.В.
Сабанов А.В.
Проверил: доцент
Михайлов А.Л.
Чебоксары – 2012
Лабораторная работа №2
Тема: Ультразвуковые датчики Допплеровского типа.
Цель работы: изучить ультразвуковые датчики Допплеровского типа.
Задание на лабораторную работу:
Изучить основы и принципы действия ультразвуковых датчиков Допплеровского типа.
Познакомиться с различными типами этих устройств, привести их характеристики, схемы конструкции, и схемы электрического подключения.
Доработать вопросы интерфейсов питания, управления, особенностей функционирования.
Рассмотреть возможность подключения этих устройств в компьютерную сеть.
Анализ и выводы.
1. Эффект Допплера
Основой допплеровских методов является эффект Допплера, который состоит в том, что частота колебаний звуковых волн, излучаемых источником (передатчиком) звука, и частота этих же звуковых волн, принимаемых некоторым приемником звука, отличаются если приемник и передатчик движутся друг относительно друга (сближаются или удаляются). Тот же эффект наблюдается, если в приемник поступают сигналы источника звука после отражения движущимся отражателем. Этот последний случай имеет место при отражении ультразвуковых сигналов от движущихся биологических структур.
Поясним эффект Допплера на примерах, в которых для простоты будем считать, что источник звука излучает колебания одного тона (одной частоты).
1.1 Движущийся приемник звука
Источник звука неподвижен, приемник движется со скоростью vnp по отношению к источнику (рис. 1.а). Если бы приемник был неподвижен относительно источника, на него приходили бы колебания с частотой f0, равной частоте излучения (рис. 1.б). На рис. 1а эти колебания условно изображены в виде дуг окружности увеличивающегося радиуса. Эти дуги обозначают положения пиков волн в пространстве в фиксированный момент времени. Расстояния между соседними дугами равны длине звуковой волны λ0. Пики волн движутся по направлению к приемнику со скоростью звука С.
Рис. 1. Эффект Допплера при движении приемника,
a — приемник 1 движется к источнику со скоростью vnp, приемник 2 движется от источника со скоростью vпр. б — колебания, излучаемые источником с частотой f0. в — колебания в приемнике 1— частота f0+F. г — колебания в приемнике 2 — частота f0–F.
При движении приемника по направлению к источнику со скоростью vпр (приемник 1 на рис. 1.а) взаимная скорость сближения пиков волн и приемника увеличивается по сравнению со скоростью звука и становится равной С + vпр. Очевидно, что и частота колебаний на входе приемника увеличивается пропорционально росту скорости и становится равной: f = f0(C + vnp)/C=f0 + F
На рис. 1.в показан вид колебания с этой частотой, большей частоты источника на величину дополнительного сдвига частоты
F = f0vnp/C |
(1) |
При движении приемника по направлению от источника со скоростью (–vnp) (приемник 2 на рис. 1.а) скорость пиков волн относительно приемника уменьшается по сравнению со скоростью звука и становится равной С–vnp. Частота колебаний на входе приемника в этом случае равна
f = f0(C – vnp)/C = f0 – F
На рис. 1.г показан вид колебания с этой частотой, которая отличается от частоты источника на величину того же частотного сдвига, но с отрицательным знаком.