文档介绍：关于速度和加速度
第1页，讲稿共57张，创作于星期三
速 度 测 量
速度测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Rotary speed：revolutions作于星期三
图4多普勒效应原理
ki
ks
P
1
2
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后向散射型多普勒测速原理
从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束的光电检测器位于被测物体后面，即与光源在同一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体，并在P点散射，散射光由光电检测器R接收。根据多普勒效应检测多普勒频移，如果人射光与散射光的夹角为，则多普勒频移为：
2
v
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多普勒效应的另一种解释
辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红 /蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应。
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多普勒测速仪的工作原理是利用相对运动的物体频率的变化。电磁波的传播同样有多普勒特性。当一个发出固定频率的波的物体，相对于观察地点有相对运动时，在观察地点收到的频率随着它们的相对速度而变化即当物体向着观察点接近时，波长就变短，频率就变高；而远离观察点时，波长就变长，频率就变低,这样通过频率的变化就能计算出卫星的高度、速度和方位。若用此法连续测量，就可得到精确的卫星实际轨道数据。
2、超声多普勒法是怎样测量血液流动的?
多普勒测速仪应用实例
1、卫星跟踪测轨系统
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利用多普勒效应制成的仪器有激光多普勒测量仪、超声多普勒测量仪等，具有精度高、非接触、不扰乱流场、响应快、空间分辨率高、使用方便的特点，广泛用于流速测量、工业中钢板、铝材测量、医学中血液循环监测、医学诊断等。
非接触测量可以克服由于机械磨损和打滑造成的测量误差。
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陀螺仪测角速度（gyroscope ）
陀螺仪的基本功能是敏感角位移和角速度。在航空、航海、航天、兵器以及其它一些领域中，有着十分广泛和重要的应用。
在航空上，陀螺仪用来测量飞机的姿态角(俯仰角、横滚角、航向角)和角速度，成为飞行驾驶的重要仪表。飞行控制系统如自动驾驶仪和自动稳定器，则是在测量出这些参数的基础上，实现对飞机的自动控制或稳定，因而陀螺仪又是飞行控制系统的重要部件。
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陀螺仪原理：
高速旋转的刚体称为陀螺。
二自由度陀螺作用原理：转子1装在框架2轴承中，并统其轴2以很高转速 旋转，只一般为12000～24000r／min，甚至更高。这个转速称为陀螺转速。转子轴Z叫主轴，其正方与自转角速度矢量方向一致。陀螺绕主轴转动的角动量以H表示。
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Js为陀螺转子的转动惯量
当二自由度陀螺底座绕垂直于X轴与Z轴成 角的轴以角速度 旋转时．则将有陀螺力矩Mg作用于框架上，陀螺力矩Mg为：
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三自由度陀螺结构原理如图所示。三自由度陀螺具有以下主要特性：
1)定轴性
2)进动性
3)无惯性
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(2)微分陀螺仪作用原理
图中标注直角坐标系Oxyz，X轴沿框架轴旋转方向。Y轴称为陀螺仪的输入轴。因为微分陀螺仪就是测量它的壳体绕Y轴转动的角速度，故又称为测量轴。Z0的方向为主轴起始位置，即当＝0时，Z轴应与Z0重合。
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两根弹簧应调节得使主轴在起始位置时，弹簧作用于框架上的力矩为零。X轴称为输出轴，因为具有角速度的壳体将引起框架绕X轴转动。
当转子高速旋转时，壳体以角速度 绕Y轴转动。根据二自由度陀螺特性，将产生陀螺力矩Mg，使H以最短途径向 运动，从而将使转子轴抬头向上转动，主轴将偏离起始位置Z0轴。当框架绕X轴转动时，弹簧将产生弹性力矩My反抗陀螺力矩Mg。只有在陀螺力矩和弹性力矩以及框架转动而引起的摩擦力矩Mf相平衡时，框架停止转动。这时框架运动的角 就反映了壳体Y轴转动的角速度 。
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3.
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第二节 转速测量
（1）测量原理：