发射测速
kikixiaodong2010/07/10电磁炮 IP:浙江
玩发射,测速是一个的环节,看到不少人用单片机做测速,这个很好,值得鼓励!
荡肥皂古典浪漫,但精度低了点。
不那么钟情编码调试,又想获得精度高的数据,该怎么办呢?
跟哥学。

器材: 1. 电子录音设备: MP3, 录音笔,电脑麦克风都行。
       2. PC (用于音频分析软件看波形)
原理与过程:
把录音机当作一个无线示波器。
发射设备前面合适距离L 放一个靶子,录制发射过程,目的是录到两个声音,一个是发射声音,另一个是子弹撞击靶子声音。用电脑音频软件打开声音文件,通过波形找到发射声音与撞靶声音起始位置,精确得出两个声音间隔时间 t1 。
剩下就是小学算术了: 不考虑声速 , 发射速度为 = L/t1. 把录音设备与发射设备距离L1, 与靶子距离  L2, 声速也加进去。可计算得出子弹飞行精确时间 t , V = L/t.

影响因素: 1. 温度气压对声速有影响,不过发烧友可以通过测量查表获得较精确的声速。
           2. 风对子弹飞行,声音传播都有影响,试验可以在室内或无风环境进行,降低干扰。
           3. 撞靶声音比较清晰,但发射声音比较弱,尤其是电子开关启动发射,可以把录音设备放发射设备旁边,如果还录不到自己另想办法。
           4. 环境噪声会对录音有影响,尽量在较为安静地方操作,不过对环境噪音要求不高,耳朵能听到的声音,在波形上大都能找出来。

测速范围: 目前录音设备支持44.1K 48K 或96K 甚至 192K Hz 采样. 波形上容易分辨10ms 的东西,L = 4m 的话可以可以测到400m/s 的速度 ,调整的好的话应该可以测高达km/s 的速度,业余玩家应该够用了,L 越大,速度越低得到的时间误差越小,精度也就越高。

音频分析软件网上很多免费的,我用的是个OpenSource 的 Audacity 1.3 Beta,Windows ,Linux 版本好像都有, 功能比较强大 可以拉长缩短波形,察看频谱,测量时间等,感兴趣还可以拿源代码下来玩。
软件用法不说了,一摸就会,不比绕线圈难。

录音实例
map2x.jpg

放大,读取时间间隔 0.138s.
map3x.jpg
+600  科创币    科创网    2010/07/10 鼓励创作
来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
1211
14年7个月前 IP:未同步
233746
麦克风放的位置有玄机。。
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小哈_abc
14年7个月前 IP:未同步
233753
en ~思路可以借鉴

开发个软件

最好放2个麦克风
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kevin
14年7个月前 IP:未同步
233761
如果只有一个麦克风的话精度不够而且还要算两倍时间。
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3ha510
14年7个月前 IP:未同步
233768
水平发射
①根据子弹发射点到地面的距离h,利用公式h= 1/2gt^2 求出运动时间t;
②根据子弹落地点到发射点的距离L,求出v(平均)=L/t,近似认为是发射时的速度;
③测出子弹质量,利用公式E=(1/2)mv^2 求出动能

这个方法可以吗
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10班陈大葱22号
14年7个月前 IP:未同步
233788
楼主好思路,不一定要测发射声音,可以测打穿两张相隔一定距离的拉紧的A4纸的声音,麦克风放两纸之间
+100
科创币
ビリビリ女
2010-07-10
很好的提议
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kiki
14年6个月前 IP:未同步
233974
回 楼主(kikixiaodong) 的帖子
1. 理论上麦克风位置随意,但几个距离要测好,只要能抓到两个声音就行,空间不同位置绝对时间同步问题尚属于哲学范畴,不考虑。我用下来没有遇到环境反射声音影响,一些特殊条件下需要考虑这个。
2.双麦克风就要考虑系统时间同步问题了,可以接到一个ADC 上,或者 两个ADC 同步采样。
3.普通驻极体麦克风灵敏度超出我们想象。
4.水平发射的话,如何绝对水平是个一个问题,最大的问题来自于飞行过程中空气动力影响,速度高了来自于空气的力量可以远大于重力。
5.穿纸听音,Great idea. 纸张声音干脆,振动能量集中。
精确读数里面有些东西。要求不高的话随便拖动鼠标误差应该小于2ms. 100ms 测试时间下误差 2%之内。
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马小甲
14年6个月前 IP:未同步
233975
好帖,学习了
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tomsonsd
14年6个月前 IP:未同步
234575
厉害厉害,学习学习!有空也试试! [s:251]
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laji3865689
14年6个月前 IP:未同步
234818
引用第4楼3ha510于2010-07-10 18:43发表的  :
水平发射
①根据子弹发射点到地面的距离h,利用公式h= 1/2gt^2 求出运动时间t;
②根据子弹落地点到发射点的距离L,求出v(平均)=L/t,近似认为是发射时的速度;
③测出子弹质量,利用公式E=(1/2)mv^2 求出动能

.......

试想一下,100米每秒的初速,在距离地面10CM处水平发射,需要多少米的水平距离给你做这个测试?
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kuanglong7
14年6个月前 IP:未同步
234946
Re:回 楼主(kikixiaodong) 的帖子
引用第6楼kiki于2010-07-11 12:47发表的 回 楼主(kikixiaodong) 的帖子 :
1. 理论上麦克风位置随意,但几个距离要测好,只要能抓到两个声音就行,空间不同位置绝对时间同步问题尚属于哲学范畴,不考虑。我用下来没有遇到环境反射声音影响,一些特殊条件下需要考虑这个。
2.双麦克风就要考虑系统时间同步问题了,可以接到一个ADC 上,或者 两个ADC 同步采样。
3.普通驻极体麦克风灵敏度超出我们想象。
4.水平发射的话,如何绝对水平是个一个问题,最大的问题来自于飞行过程中空气动力影响,速度高了来自于空气的力量可以远大于重力。
5.穿纸听音,Great idea. 纸张声音干脆,振动能量集中。
.......

麦克风位置不能随意,最好放在发射点和靶点距离相同的地方。否则要计算两者距离差带来的时间误差。
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ltl
14年6个月前 IP:未同步
234950
其实这个精度也不咋样……
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绘梦工坊
14年6个月前 IP:未同步
234986
厉害厉害,学习学习!有空也试试!
正研究如何DIY测速器  [s:251]  [s:253]  [s:255]  [s:92]
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kikixiaodong作者
14年6个月前 IP:未同步
235602
引用第10楼kuanglong7于2010-07-13 19:18发表的 Re:回 楼主(kikixiaodong) 的帖子 :

麦克风位置不能随意,最好放在发射点和靶点距离相同的地方。否则要计算两者距离差带来的时间误差。


没错,在不考虑声速情况下不能随便放,速度高的时候我们一般可以把几个距离都量出来,把声音传播时间算进去,这样在理论方面完美一些。剩下就是如何降低观测误差了,真实速度值只能问上帝要,自己玩的话估计的 2% 的误差数据可以拿来参考一下。
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hpdlj
14年5个月前 IP:未同步
247154
这也不错的呀
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水墨ink
4年3个月前 IP:广西
885032

爱了,剩了买测速的钱

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