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大学物理实验, 2025, 38(5): 34-37     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.05.007
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利用容栅传感器测距系统提高声速测量仪的测量精度
陈傲朋,董金毓,朱文彬,马天承,龙洋州,贺连辉,易元超,王博韬,张晓凤,辛 红 *
西安建筑科技大学 理学院,陕西 西安 710055
Improving the Measurement Accuracy of the Sound Velocity Measuring Instrument Using the Capacitive Sensor Ranging System
CHEN Aopeng,DONG Jinyu,ZHU Wenbin,MA Tiancheng,LONG Yangzhou,HE Lianhui,YI Yuanchao,WANG Botao,ZHANG Xiaofeng,XIN Hong *
School of Science,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China
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摘要 利用容栅传感器测距系统对超声声速测量仪进行改进,通过容栅传感器测量阈值电压位置的数据,实现波长的精确和自动测量,减少了人为误差,并提高了测量效率,在测量介质状态实时变化的声速时更有优势。实验中,首先探究了阈值电压对实验结果的影响,结果表明增加阈值电压可以提高测量精度,阈值电压为 11 V 时,空气中声音的传播速度为 v=346.7±0.6(m/s),相对不确定度为 0.17%,百分差为 0.52%,与改进前相比相对不确定度减少了 1.3%,百分差减少了 3.8%。此实验将为相关领域的研究和应用提供了有力支持。
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陈傲朋
董金毓
朱文彬
马天承
龙洋州
贺连辉
易元超
王博韬
张晓凤
辛 红
关键词:  容栅传感器  声速测量  阈值电压    
Abstract: This experiment improves the ultrasonic velocity measurement instrument using a capacitive sensor ranging system.By controlling the capacitive sensor measures the data at the threshold voltage position through the output voltage of the piezoelectric transducer receiving sound waves,it achieves precise and automatic wavelength measurement,reducing human error and improving measurement efficiency. It is particularly advantageous when measuring the speed of sound in media with real-time changes in state.In the experiment,the first step was to investigate the impact of the threshold voltage on the experimental results.The results show that increasing the threshold voltage can improve measurement accuracy.When the threshold voltage is 11 V,the propagation speed of sound in air is,the relative uncertainty is,and the percentage deviation is.Compared to before the improvement,the relative uncertainty has decreased by,and the percentage deviation has decreased by.This experiment will provide strong support for research and application in related fields.
Key words:  capacitive sensor    sound velocity measurement    threshold voltage
               出版日期:  2025-10-25      发布日期:  2025-10-25      整期出版日期:  2025-10-25
ZTFLH:  O 426.9  
引用本文:    
陈傲朋, 董金毓, 朱文彬, 马天承, 龙洋州, 贺连辉, 易元超, 王博韬, 张晓凤, 辛 红. 利用容栅传感器测距系统提高声速测量仪的测量精度[J]. 大学物理实验, 2025, 38(5): 34-37.
CHEN Aopeng, DONG Jinyu, ZHU Wenbin, MA Tiancheng, LONG Yangzhou, HE Lianhui, YI Yuanchao, WANG Botao, ZHANG Xiaofeng, XIN Hong . Improving the Measurement Accuracy of the Sound Velocity Measuring Instrument Using the Capacitive Sensor Ranging System. Physical Experiment of College, 2025, 38(5): 34-37.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.05.007  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I5/34
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