多普勒效应论文利用多普勒效应对违规行驶的监控

1、多普勒效应论文：利用多普勒效应对违规行驶的监控-汽车多普勒效应论文 利用多普勒效应对违规行驶的监控摘 要：随着科学技术的开展和人民生活水平和质量的提升,越来越多的家 庭选择汽车作为出行的代步工具,带来极大方便的同时,也使得不平安行车的危 害越来越大.为了及时准确地监控道路交通状况, 提醒司机师傅们平安驾驶,我 通过自己学习的物理知识,设计了一种多普勒效应仪,希望能减少交通平安事故 的发生.关键词：交通平安；多普勒效应；违规行驶；预防中图分类号：TP29文献标识码： A文章编号：1671-2064 (2021 ) 08-0220-011多普勒效应由于声源和接收者的相对运动,会对接收者收到的频率产

2、生影响,这就是多 普勒效应.由于声源的运动,声波的波长会变化,而由于接收者的运动,会使波 速产生变化.具体推导过程如下列图1.由于波源的运动,波长变为(v-vs) T,其中v是真空中的声速,T为波的 周期,vs是波源的速度.接收者实际接收到的声速为(u+v), u是接收者的速 度.因此,最后接收者收到的信虢频率为 f= (u+v ) f0/ (v-vs), f0是波源的 频率.可以看到,接收到的信号和两者的速度有关,因此多普勒效应可以非常方便 的测量出物体的速度.在天文学中,我们根据天体光谱的红移就能推断出大体在 远离我们,我就是根据这个原理想到用多普勒仪去监测车辆的速度.2多普勒仪的组装考虑

3、到车速和光速比起来可以忽略,激光的多普勒效应不会很明显,因此我 选择超声波作为我的波源,这样还可以屏蔽掉杂音对多普勒仪的干扰 (杂音的频 率比超声波低很多).事实上,多普勒效应只对沿着声源-接收者连线的速度起作用,垂直连线方 向的分速度并不会对接收到的频率产生影响, 因此传统的多普勒仪无法对忽然变 换车道或者违规横穿的车辆或行人做出监测.对此,我想到在路旁两侧分别放置 1个多普勒仪,通过检测到的频率差来反映监测体的横向速度.多普勒测速仪是利用波的多普勒效应这一原理制成的,具原理是用波照射运 动着的物体,运动物体反射或散射波,由于存在多普勒效应,反射或散射波将产 生多普勒频移,利用产生频移的波与

4、本振波进行混频再经过适当的电子电路处理 即可得到运动物体的运动速度.如图我们假设多普勒测速仪静止,放置在道路两 旁,车辆沿道路的速度为v1,横向速度为v2,下列图就是我设计的示意图2.根据上文的推导车辆接受到右边多普勒仪的信号f1= (u+v1cos+v2sin ) f0/u同时车辆作为新的波源,反射过去传递给多谱勒仪的信号为：f2=f1u/ (u-v1cos+v2sin ) =f0 (u+v1cos+v2sin ) / (u-v1cos-v2sin )同样的,车辆传递给左边的多谱勒仪的信号为：f3=f0 (u+v1cos-v2sin ) / (u-v1cos+v2sin )由于彳艮小,cos

5、=1 , sin=两个多普勒仪的频率差为:f3-f2=-4v2u/( u-v2 ) ( u-v1 )=d/2L其中u是空气中的声速,v1是物体前移的速度,v2是物体侧移的速度,d 是两个多普勒仪的距离,L是多普勒仪到待测物体的距离.3具体的应用1个多普勒效应仪只能监控沿直线方向的车辆速度变化,但是在路旁放置2个多普勒仪,通过检测到的频率差就可以反映监测体的横向速度.这样不仅能测 出车辆是否超速,而且对忽然变换车道或者违规横穿的车辆或行人做出监测.我认为可以把多普勒效应仪与路边的平安指示牌连接在一起,这样可以对路况进行 检测的同时第一时间反映给后面的行人或司机师傅,特别是在夜里或雨天,能更好的防止交通事故的发生.考虑到飞鸟的影响,反射的声波也会使多普勒效应仪 产生警示信号,而导致检测不精确.但是飞鸟的体积很小并且飞行速度较快高度 较高,我认为可以调整多谱勒仪的角度,防止高空物体的干扰.同时可以设置扫 描时间,当扫描时间高于0,1s后才会发出警报,这样就可以隔绝小物体对多普 勒仪的影响.多普勒效应论文利用2个多普勒效应仪的主要成效是检测车辆的横向速度, 但交通事故的发 生并不都是行人和车辆横穿马