Question

如图运动传感器由发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射装置，接收器内装有红外线和超声波接收装置．其测量的原理是：固定在小车上的发射器向接收器同时发射一个红外线信号和一个超声波信号，接收器在接收到红外线信号时开始计时，在接收到超声波信号时停止计时，计算机根据两者到达的时间差△t和超声波在空气中的传播速度v，计算出发射信号时小车和接收器之间的距离．

（1）已知超声波的传播速度v=340m/s，红外线的传播速度v'=3×10⁸m/s．在某次测量中，小车和接收器之间的距离为0.9m，请分别算出超声波和红外线在两者间传播所需的时间t和t'．并简要说明计算机在计算小车和接收器之间的距离S时，可以忽略红外线传播时间的原因．
（2）请写出计算机计算小车和接收器之间距离S的公式（用字母符号表示）．

Answer 1

（1）红外线与超声波在空气中都做匀速直线运动，根据公式s=vt得：t=

s

v

=

0.9

340

=0.00265s
t′=

s

v′

=

0.9

3×108

=3×10-9s
因为t′远小于t所以红外线传播时间可以忽略
（2）红外线传播时间可以忽略，红外线与超声波传遍的时间差可以认为等于超声波传遍的时间，所以：S=ν△t
答：超声波和红外线在两者间传播所需的时间t=0.00265s和t'=3×10^-9 s；计算机计算小车和接收器之间距离S的公式S=ν△t．