Tricky Circuit

Ультразвуковое время полёта

Измерь расстояние эхом

Ультразвук — звук выше обычного диапазона слуха человека. Эхо — звук, отражённый обратно объектом. TOF — Time of Flight, время полёта волны. Выбранное время эха здесь включает путь до объекта и обратно.

Открыть интерактивный опыт

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТОЛ

Меняй настройки схемы, предсказывай показания и проверяй решение задания. Это учебные модели; допущения объяснены в каждом уроке.

Войди, чтобы сохранять прогресс. Прогресс гостя хранится на этом устройстве.

Открыть лабораторию в полном окне

Как это работает

Приближённая скорость в сухом воздухе при выбранных 0–40 °C. Вводится правильное эхо; препятствия, ложные отражения, влажность и неоднородность воздуха не рассчитываются. Это расчёт, не живой датчик.

T — температура воздуха в градусах Цельсия, c — скорость звука, t — время пути туда-обратно в секундах. c = 331.3 + 0.606T. Расстояние = c × t/2: делим на два из-за обратного пути. 1 ms = 0.001 s; метры умножаем на 100 для сантиметров.

Сложность

  1. Собери · Наблюдай

    Включи 20 °C и эхо 2 ms. Получи 343.42 m/s и 34.342 cm.

    Нужна подсказка?

    T=20 °C; t=2 ms → c=343.42 m/s; d=34.342 cm

  2. Исследуй · Исследуй

    Оставь 2 ms, выбери 0 °C. Получи 331.3 m/s и 33.13 cm.

    Нужна подсказка?

    T=0 °C; t=2 ms → c=331.3 m/s; d=33.13 cm

  3. Реши сам · Реши

    Выбери 40 °C и эхо 10 ms. Получи 355.54 m/s и 177.77 cm.

    Нужна подсказка?

    T=40 °C; t=10 ms → c=355.54 m/s; d=177.77 cm

Дополнительные материалы и карточки схем

Ультразвуковое время полёта

Ожидание превращается в линейку, как хлопок, отражённый стеной. Ультразвуковой прибор использует неслышимую обычному человеку частоту, но реальному приёмнику ещё нужно распознать полезное отражение.

c = 331.3 + 0.606T; d = c × (t/1000)/2 × 100 cm; t [ms], T [°C]

Задержка кодирует длину пути, не размер объекта. Температура меняет пересчёт времени, но модель не выбирает между конкурирующими эхами.

Полезная связь

При постоянной температуре двойное время эха даёт двойное расстояние.

За пределами модели

При одном времени эха тёплый воздух даёт большее вычисленное расстояние.

Ошибка, которой стоит избежать

Время уже включает оба пути. Без /2 ответ удваивается. Линейная формула температуры приблизительна, это не гарантия точности в любых условиях.

Температура прежняя, время эха удвоилось. Расстояние…

  1. прежнее
  2. вдвое меньше
  3. вдвое больше
Читать дальше

Скорость прежняя, поэтому расстояние пропорционально времени. Деление на два есть в обоих расчётах.

Близкий ответ

20 °C и 2 ms.

Расстояние 34.342 cm.

Долгое эхо в тепле

40 °C и 10 ms.

Расстояние 177.77 cm.

Попробуй другое изменение

При 20 °C сравни 1, 2 и 4 ms. Предскажи 17.171, 34.342 и 68.684 cm.

ti.com