KR102188393B1 - Doppler effect experimental device of sound - Google Patents

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KR102188393B1
KR102188393B1 KR1020200045472A KR20200045472A KR102188393B1 KR 102188393 B1 KR102188393 B1 KR 102188393B1 KR 1020200045472 A KR1020200045472 A KR 1020200045472A KR 20200045472 A KR20200045472 A KR 20200045472A KR 102188393 B1 KR102188393 B1 KR 102188393B1
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김병국
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(주)세계과학
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Abstract

The present invention relates to a Doppler effect experimental device of sound and, more specifically, to a Doppler effect experimental device of sound, which is suitable for learning the principles and theories to observe the Doppler effect of sound, measure the shifted frequency, check the proportional relationship between the speed of the ultrasonic sound source and the frequency change, and measure the speed of sound in the air. The present invention for achieving the above technical object provides a Doppler effect experimental device of sound, comprising: a Trek main body provided with a fixed base to which an ultrasonic receiver is fixedly coupled, a moving block which is fixedly coupled to an ultrasonic transmitter and moves in a left and right direction by a moving means, and a start sensor and an end sensor which detects the start and end movements of the moving block; the ultrasonic transmitter detachably coupled to the moving block to generate ultrasonic waves; the ultrasonic receiver detachably coupled to the fixed base to receive the ultrasonic waves generated by the ultrasonic transmitter; a CPU composed of a waveform shaping unit for amplifying the low ultrasound signal received by the ultrasound receiver and shaping the signal into a square wave; a frequency information measuring unit for receiving the frequency signal transmitted from the waveform shaping unit in real time and measuring a frequency value that changes by time depending on the moving speed of the ultrasonic transmitter moving a certain section in the left and right direction, and a memory unit for storing frequency information measured by the frequency information measuring unit; a display unit for displaying the frequency information stored in the memory unit; and an operation unit for adjusting the horizontal movement direction and moving speed of the moving block and initializing the frequency information stored in the memory unit.

Description

소리의 도플러 효과 실험장치{Doppler effect experimental device of sound}Doppler effect experimental device of sound

본 발명은 소리의 도플러 효과 실험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소리의 도플러효과를 관찰, 변화된(shifted) 주파수를 측정, 초음파 음원의 속도와 주파수변화 사이에 비례관계를 확인 및 공기 중에서의 소리의 속도를 측정할 수 있는 원리와 이론을 학습에 사용하기 적합한 소리의 도플러 효과 실험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for experimenting with the Doppler effect of sound, and more particularly, to observe the Doppler effect of sound, measure a shifted frequency, check the proportional relationship between the speed and frequency change of an ultrasonic sound source, and sound in air. It relates to a sound Doppler effect experimental apparatus suitable for use in learning the principles and theories that can measure the speed of

소리나 음파를 이용한 장치 산업에서는, 이동하는 물체를 측정할 필요가 종종 대두된다. 물체의 속도를 측정할 필요가 대두되는 통상적인 환경은 장난감 자동차 놀이 세트에서 찾아볼 수 있다. 역사적으로, 이러한 목적을 위해서는 복수 구간에 이격된 스위치(plural spaced apart switches)나, 적외선 또는 초음파 탐지기 등의 기구가 이용되어 왔다. 이러한 기초적인 기구는, 움직이는 장난감 자동차가 제1 및 제2의 센서 또는 스위치와 마주치는 시점 사이의 시간 간격을 측정함으로써 동작한다.In the device industry using sound or sound waves, there is often a need to measure moving objects. A common environment in which the need to measure the speed of an object arises is found in toy car play sets. Historically, instruments such as plural spaced apart switches or infrared or ultrasonic detectors have been used for this purpose. This basic mechanism works by measuring the time interval between when the moving toy vehicle encounters the first and second sensors or switches.

이러한 기구는 다수의 응용 장치에서 상업적인 성공을 거두었으나, 그럼에도 불구하고 본 기술 분야에서는 실험장치에 이용하는데 적합하고, 더욱 저렴하며 정교한 속도 측정기구에 대한 필요가 지속적으로 존재한다.Such instruments have achieved commercial success in a number of applications, but nevertheless, there is a continuing need in the art for a more inexpensive, more sophisticated speed measuring instrument that is suitable for use in laboratory equipment.

대한민국 특허등록 제10-094498호가 등록된 바 있다.Korean Patent Registration No. 10-094498 has been registered.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 기술적 구성에 의한 목적은 소리의 도플러효과를 관찰, 변화된(shifted) 주파수를 측정, 초음파 음원의 속도와 주파수변화 사이에 비례관계를 확인 및 공기 중에서의 소리의 속도를 측정할 수 있는 원리와 이론을 학습에 사용하기 적합한 소리의 도플러 효과 실험장치를 제공하는데 있다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the technical configuration of the present invention is to observe the Doppler effect of sound, measure the shifted frequency, and change the speed and frequency of the ultrasonic sound source. The purpose of this study is to provide a sound Doppler effect experimental device suitable for use in learning the principles and theories that can check the proportional relationship and measure the speed of sound in the air.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 초음파수신부가 고정 결합되는 고정대와, 초음파송신부가 고정 결합되며, 이동수단에 의해 좌우 방향으로 이동하는 이동블록과, 상기 이동블록의 시작과 끝 움직임을 감지하는 스타트센서와 앤드센서가 구비되는 트렉본체; 상기 이동블록에 탈착 가능하게 결합되어 초음파를 발생하는 초음파송신부; 상기 고정대에 탈착 가능하게 결합되어 상기 초음파송신부에서 발생하는 초음파를 수신하는 초음파수신부; 상기 초음파수신부로 수신된 낮은 초음파의 신호를 증폭하여 구형파로 정형시키는 파형정형부와, 상기 파형정형부로부터 전송되는 주파수 신호를 실시간으로 수신하여 좌우 방향으로 일정구간을 이동하는 초음파송신부의 이동속도에 따라 시간별로 변화되는 주파수 값을 측정하는 주파수정보 측정부와, 상기 주파수정보 측정부에서 측정된 주파수 정보를 저장하는 메모리부가 구비되는 CPU; 상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 표시하는 표시부; 및 상기 이동블록의 좌우 이동방향과 이동속도를 조절하고, 상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 초기화시키는 조작부;를 포함하는 소리의 도플러 효과 실험장치를 제공한다.The present invention for achieving the above technical problem is a fixed base to which an ultrasonic receiver is fixedly coupled, an ultrasonic transmitter is fixedly coupled, a moving block moving in the left and right direction by a moving means, and detecting the start and end motion of the moving block. Trek body provided with a start sensor and an end sensor; An ultrasonic transmitter that is detachably coupled to the moving block to generate ultrasonic waves; An ultrasonic receiver that is detachably coupled to the fixing table to receive ultrasonic waves generated by the ultrasonic transmitter; A waveform shaping unit that amplifies the signal of low ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver to shape it into a square wave, and a frequency signal transmitted from the waveform shaping unit in real time and moves a certain section in the left and right direction according to the moving speed A CPU including a frequency information measuring unit that measures a frequency value that changes according to time, and a memory unit that stores frequency information measured by the frequency information measuring unit; A display unit that displays frequency information stored in the memory unit; And a manipulation unit for adjusting the left and right movement direction and movement speed of the moving block and initializing frequency information stored in the memory unit.

또한, 주파수정보 측정부는 정지된 상태의 이동블록이 이동하여 스타트센서를 접촉함에 따라 스타트센서로부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 시작시키는 시작검출부; 이동중인 이동블록이 앤드센서를 접촉함에 따라 앤드센서로부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 종료시키는 종료검출부; 상기 이동블록이 스타트센서에서 앤드센서까지의 이동거리 동안 초(second) 단위 별로로 이동시간을 측정하는 시간측정부; 상기 시간측정부에서 측정된 시간대 별로 변화되는 주파수 크기를 측정하는 주파수측정부; 및 상기 시간측정부와 주파수측정부에서 측정된 시간기록과 주파수기록을 리셋하는 초기화부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the frequency information measuring unit includes: a start detection unit for starting time measurement by receiving a detection signal from the start sensor as the moving block in a stopped state moves and contacts the start sensor; An end detection unit for terminating time measurement by receiving a detection signal from the end sensor as the moving block in motion contacts the end sensor; A time measuring unit for measuring a moving time in seconds during the moving distance from the start sensor to the end sensor of the moving block; A frequency measurement unit that measures a frequency amplitude that changes for each time period measured by the time measurement unit; And an initialization unit for resetting the time recording and frequency recording measured by the time measurement unit and the frequency measurement unit.

또한, 상기 CPU는 이동블록의 위치를 감지하여 트렉본체의 좌측 또는 우측 끝단에 이동블록이 위치되어 더이상 좌측 또는 우측방향으로의 이동이 불가한 상태에서 이동수단의 모터가 지속적으로 회전하는 것을 차단하는 센서위치검출부가 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the CPU detects the position of the moving block and blocks the motor of the moving means from continuously rotating while the moving block is located at the left or right end of the trek main body so that movement to the left or right direction is no longer possible. It characterized in that it includes a sensor position detection unit.

또한, 상기 이동수단은 트렉본체의 상단부 중앙에 구비되어 상기 이동블록의 이동을 가이드 하는 가이드레일; 상기 가이드레일의 양단부에 구비되어 회전줄의 회전을 가이드 하는 제1 및 제2가이드풀리; 상기 제1 및 제2가이드풀리 중 어느 하나의 하부에 구비되어 모터의 회전축에 결합되어 회전하는 회전풀리; 상기 회전풀리와 축 결합되어 회전풀리를 좌우 방향으로 회전시키는 모터; 및 상기 이동블록의 하단부에 형성된 관통홀에 관통되며, 제1 및 제2가이드풀리와 회전풀리의 외측에 감겨 모터의 회전방향으로 함께 회전되면서 이동블록을 이동시키는 회전줄;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the moving means is provided in the center of the upper end of the trek body guide rail to guide the movement of the moving block; First and second guide pulleys provided at both ends of the guide rail to guide the rotation of the rotation line; A rotation pulley provided under any one of the first and second guide pulleys and coupled to the rotation shaft of the motor to rotate; A motor that is axially coupled to the rotary pulley to rotate the rotary pulley in a left and right direction; And a rotation line that penetrates through the through hole formed at the lower end of the movement block, and is wound around the outside of the first and second guide pulleys and the rotation pulley and rotates together in the rotation direction of the motor to move the movement block. do.

또한, 상기 조작부는 상기 이동블록을 좌측방향으로 이동시키는 좌측버튼과, 이동블록을 우측방향으로 이동시키는 우측버튼을 포함하는 이동방향버튼; 상기 이동블록을 정지시키는 정지버튼; 상기 이동블록의 이동속도를 조절하는 이동속도조절볼륨; 상기 표시부에 표출되는 정보를 상하 방향으로 스크롤 하기 위한 상부버튼 하부버튼을 포함하는 스크롤버튼; 및 상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 초기화시키는 리셋버튼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the operation unit may include a movement direction button including a left button for moving the movement block in a left direction and a right button for moving the movement block in a right direction; A stop button for stopping the moving block; A moving speed control volume for adjusting a moving speed of the moving block; A scroll button including an upper button and a lower button for scrolling the information displayed on the display unit in a vertical direction; And a reset button for initializing the frequency information stored in the memory unit.

본 발명에 따르면, 소리의 도플러효과를 관찰, 변화된(shifted) 주파수를 측정, 초음파 음원의 속도와 주파수 변화 사이에 비례관계를 확인 및 공기 중에서의 소리의 속도를 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to observe the Doppler effect of sound, measure the shifted frequency, check the proportional relationship between the speed of the ultrasonic sound source and the frequency change, and measure the speed of sound in the air.

또한, 하나의 장치로 초음파를 수신하는 초음파수신부(관측자)를 고정시킨 상태에서 초음파를 발생하는 초음파송신부(음원)를 이동시켜 변화된 주파수를 측정할 수 있음은 물론 초음파를 발생하는 초음파송신부(음원)을 고정시킨 상태에서 초음파를 수신하는 초음파수신부(관측자)를 이동시켜 변화된 주파수를 측정할 수 있다.In addition, it is possible to measure the changed frequency by moving the ultrasonic transmitter (sound source) that generates ultrasonic waves while the ultrasonic receiver (observer) that receives ultrasonic waves is fixed with one device, as well as the ultrasonic transmitter that generates ultrasonic waves (sound source). The changed frequency can be measured by moving the ultrasonic receiver (observer) that receives the ultrasonic waves while the is fixed.

도 1은 본 발명에 따른 소리의 도플러 효과 실험장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 상태에서 이동블록이 좌측 방향으로 이동된 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 내부구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 적용된 이동블록, 초음파송신부, 초음파수신부의 결합관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 적용된 CPU를 나타낸 블록도
도 6은 본 발명에 적용된 주파수정보 측정부를 나타낸 블록도
도 7은 본 발명에 적용된 이동수단을 설명하기 위한 도면.
1 is a perspective view showing a sound Doppler effect experiment apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a state in which the moving block is moved in the left direction in the state of Figure 1;
Figure 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of Figure 2;
Figure 4 is a view for explaining the coupling relationship of the moving block, ultrasonic transmitter, and ultrasonic receiver applied to the present invention.
5 is a block diagram showing a CPU applied to the present invention
6 is a block diagram showing a frequency information measuring unit applied to the present invention
Figure 7 is a view for explaining the moving means applied to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.Terms including ordinal numbers, such as second and first, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms.

본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms used in the present specification are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a second component may be referred to as a first component, and similarly, a first component may be referred to as a second component. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 소리의 도플러 효과 실험장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 상태에서 이동블록이 좌측 방향으로 이동된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 내부구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 적용된 이동블록, 초음파송신부, 초음파수신부의 결합관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 적용된 CPU를 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명에 적용된 주파수정보 측정부를 나타낸 블록도이며, 도 7은 본 발명에 적용된 이동수단을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view showing a sound Doppler effect experiment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the moving block is moved to the left in the state of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing the internal structure of FIG. It is a cross-sectional view, and FIG. 4 is a diagram for explaining a coupling relationship between a moving block, an ultrasonic transmitter, and an ultrasonic receiver applied to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing a CPU applied to the present invention, and FIG. 6 is a frequency applied to the present invention. It is a block diagram showing an information measuring unit, and FIG. 7 is a view for explaining a moving means applied to the present invention.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명인 소리의 도플러 효과 실험장치를 설명하면 다음과 같다.An apparatus for experimenting with the Doppler effect of sound according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

먼저, 본 발명은 소리의 도플러효과를 관찰, 변화된(shifted) 주파수를 측정, 초음파 음원의 속도와 주파수변화 사이에 비례관계를 확인 및 공기 중에서의 소리의 속도를 측정할 수 있는 학습 및 놀이용 완구장치로 사용하기 적합한 소리의 도플러 효과 실험장치에 관한 것으로써, 이와 같은 소리의 도플러 효과 실험장치는 크게 트렉본체(100), 초음파송신부(200), 초음파수신부(300), CPU(400), 표시부(500) 및 조작부(600)를 포함하여 구성된다.First, the present invention observes the Doppler effect of sound, measures the shifted frequency, checks the proportional relationship between the speed of the ultrasonic sound source and the frequency change, and measures the speed of sound in the air. It relates to a sound Doppler effect experimental apparatus suitable for use as a device, and such a sound Doppler effect experimental apparatus is largely a Trek main body 100, an ultrasonic transmitter 200, an ultrasonic receiver 300, a CPU 400, and a display part. It is configured to include 500 and the operation unit 600.

트렉본체(100)는 전체적인 외형을 이루도록 직사각박스 형태로 형성되며, 후단부에는 시스템의 전원을 온/오프시키는 전원스위치(110)가 구비된다.The trek main body 100 is formed in a rectangular box shape to achieve an overall appearance, and a power switch 110 for turning on/off the power of the system is provided at the rear end.

또한, 트렉본체(100)의 양단부에는 후술되는 초음파수신부(200)가 탈착 가능하게 결합되며, 하나 이상의 트렉본체(100)를 서로 연결 결합시켜 사용할 수 있는 고정대(120)가 구비된다.In addition, at both ends of the trek main body 100, the ultrasonic receiver 200, which will be described later, is detachably coupled, and a fixture 120 that can be used by connecting one or more trek main bodies 100 to each other is provided.

이때, 고정대(120)의 상단부에는 초음파수신부(200)를 고정 결합시키기 위한 볼트가 체결되는 제1볼트공(121)이 형성되고, 측면에는 고정대(120)와 고정대(120)를 서로 볼트 결합시키기 위한 제2볼트공(122)이 형성된다.At this time, a first bolt hole 121 to which a bolt for fixing the ultrasonic receiver 200 is fastened is formed at the upper end of the fixing table 120, and bolting the fixing table 120 and the fixing table 120 to each other on the side surface. A second bolt hole 122 for is formed.

또한, 트렙본체(100)의 상단부에는 후술되는 이동수단(700)에 의해 길이방향을 따라 좌우로 슬라이드 이동하는 이동블록(130)이 구비된다.In addition, a moving block 130 is provided at the upper end of the trep main body 100 to slide left and right along the longitudinal direction by a moving means 700 to be described later.

이와 같은 이동블록(130)은 중앙에 초음파송신기(200) 또는 초음파수신기(200) 중 선택된 어느 하나를 결합하기 위한 볼트가 삽입 관통되는 제3볼트공(131)이 복수 개 형성되며, 하단부 중앙에는 후술되는 이동수단(700)의 회전줄(760)이 관통되는 관통홀(132)이 형성되고, 일단부 테두리 하단에는 스타트센서(140)와 앤드센서(150)의 상단면에 면 접촉되는 접촉면부(133)가 형성된다.The moving block 130 has a plurality of third bolt holes 131 through which a bolt for coupling a selected one of the ultrasonic transmitter 200 or the ultrasonic receiver 200 is inserted in the center, and a plurality of third bolt holes 131 are formed in the center of the lower end. A through hole 132 through which the rotation line 760 of the moving means 700 to be described later passes is formed, and at the bottom of the edge of one end, a contact surface portion that is in surface contact with the upper surface of the start sensor 140 and the end sensor 150 133 is formed.

또한, 이동블록(130)의 하단부에는 가이드레일(710)의 양단부에 삽입되는 한 쌍의 레일삽입홈(134)이 형성된다.In addition, a pair of rail insertion grooves 134 inserted into both ends of the guide rail 710 are formed at the lower end of the moving block 130.

이동수단(700)은 트렉본체(100)의 상단부 중앙에 구비되어 이동블록(130)의 이동을 가이드 하는 가이드레일(710)와, 가이드레일(710)의 양단부에 구비되어 회전줄(760)의 회전을 가이드 하는 제1 및 제2가이드풀리(720)(730)와, 제1 및 제2가이드풀리(720)(730) 중 어느 하나의 하부에 구비되어 모터(750)의 회전축에 결합되어 회전하는 회전풀리(740)과, 회전풀리(740)와 축 결합되어 회전풀리(740)를 좌우 방향으로 회전시키는 모터(750) 및 이동블록(130)의 하단부에 형성된 관통홀(132)에 관통되며, 제1 및 제2가이드풀리(720)(730)와 회전풀리(740)의 외측에 감겨 모터(750)의 회전방향으로 함께 회전되면서 이동블록(130)을 이동시키는 회전줄(760)을 포함하여 구성된다.The moving means 700 is provided at the center of the upper end of the trek main body 100 to guide the movement of the moving block 130, and the guide rail 710 is provided at both ends of the guide rail 710, It is provided under any one of the first and second guide pulleys 720 and 730 to guide rotation and the first and second guide pulleys 720 and 730 to rotate by being coupled to the rotation shaft of the motor 750 It penetrates through the through hole 132 formed at the lower end of the moving block 130 and the motor 750 which is axially coupled with the rotary pulley 740 to rotate the rotary pulley 740 in the left and right direction, , The first and second guide pulleys 720 and 730 and the rotation pulley 740 are wound on the outer side and rotated together in the rotational direction of the motor 750 and include a rotation line 760 for moving the moving block 130 It is composed by

또한, 트렙본체(100)의 상단부 일측에는 이동블록(130)의 시작 움직임을 감지하는 스타트센서(140)가 구비되고, 타측에는 이동블록(130)의 종료 움직임을 감지하는 앤드센서(150)가 구비된다.In addition, a start sensor 140 for detecting the starting motion of the moving block 130 is provided on one side of the upper end of the trep body 100, and an end sensor 150 for detecting the end motion of the moving block 130 is provided on the other side. It is equipped.

이때, 스타트센서(140)와 앤드센서(150)는 슬라이드 이동되는 이동블록(130)의 하단부에 접촉되어 외력이 가해지는 경우에는 하향으로 밀려 들어가고 접촉이 해제되면 탄성 복원되도록 구성되며, 스타트센서(140)는 이동블록(130)과 접촉되면 후술되는 시작검출부(421)에 감지신호를 송신하고, 앤드센서(150)는 이동블록(130)과 접촉되면 후술되는 종료검출부(422)에 감지신호를 송신한다.At this time, the start sensor 140 and the end sensor 150 are configured to be pushed downward when an external force is applied by contacting the lower end of the moving block 130 to be moved and elastically restored when the contact is released. 140) transmits a detection signal to the start detection unit 421, which will be described later, when it comes into contact with the movement block 130, and the end sensor 150 transmits a detection signal to the end detection unit 422, which will be described later when contact with the movement block 130 Send.

한편, 스타트센서(140)와 앤드센서(150)는 이동블록(130) 이동시작 위치에 따라 앤드센서(150)가 스타트센서의 역할을 수행하거나 스타트센서(140)가 앤드센서(150)의 역할을 수행한다. 즉, 이동블록(130)이 트렉본체(100)의 좌측 끝단에 위치되어 우측 방향으로 이동하는 경우에는 앤드센서(150)가 스타트센서의 역할을 수행하고, 스타트센서(140)가 앤드센서의 역할을 수행하는 것이다.Meanwhile, in the start sensor 140 and the end sensor 150, the end sensor 150 plays the role of the start sensor or the start sensor 140 plays the role of the end sensor 150 according to the moving block 130 moving start position. Perform. That is, when the movement block 130 is located at the left end of the trek body 100 and moves to the right, the end sensor 150 serves as the start sensor, and the start sensor 140 serves as the end sensor. Is to do.

초음파송신부(200)는 이동블록(130)에 탈착 가능하게 결합되어 지속적으로 초음파를 발생시킨다.The ultrasonic transmitter 200 is detachably coupled to the moving block 130 to continuously generate ultrasonic waves.

또한, 초음파송신부(200)는 이동블록(130)에 형성된 제3볼트공(131)과 대응하여 볼트를 결합하기 위한 제4볼트공(210)이 형성된다.In addition, the ultrasonic transmitter 200 has a fourth bolt hole 210 for coupling the bolt corresponding to the third bolt hole 131 formed in the moving block 130.

또한, 초음파수신부(300)는 고정대(120)에 탈착 가능하게 결합되어 초음파송신부(200)에서 지속적으로 발생되는 초음파를 수신한다.In addition, the ultrasonic receiver 300 is detachably coupled to the fixing table 120 to receive ultrasonic waves continuously generated by the ultrasonic transmitter 200.

또한, 초음파수신부(300)는 고정대(120)에 형성된 제1볼트공(121)과 대응하여 볼트를 결합하기 위한 제5볼트공(310)이 형성된다.In addition, the ultrasonic receiving unit 300 has a fifth bolt hole 310 for coupling the bolt corresponding to the first bolt hole 121 formed in the fixing table 120.

한편, 초음파송신부(200)를 이동블록(130)에 결합시키고, 고정대(120)에 초음파수신부(300)를 결합시켜 초음파송신부(200)를 트렉본체(100)에서 좌우 방향으로 이동시켜 주파수를 측정하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 고정대(120)에 초음파송신부(200)를 결합하고, 이동블록(130)에 초음파수신부(300)를 결합시켜 초음파수신부(300)를 트렉본체(100)에서 좌우 이동시켜 주파수를 측정할 수도 있다.Meanwhile, the ultrasonic transmitter 200 is coupled to the moving block 130, and the ultrasonic receiver 300 is coupled to the fixed base 120 to move the ultrasonic transmitter 200 in the left and right directions from the trek body 100 to measure the frequency. The ultrasonic receiver 200 is coupled to the fixed base 120, and the ultrasonic receiver 300 is coupled to the moving block 130, but the ultrasonic receiver 300 is connected to the trek main body 100. You can also measure the frequency by moving left or right at.

CPU(400)는 초음파수신부(300)에서 수신된 낮은 초음파의 신호를 증폭하여 구형파로 정형시키는 파형정형부(410)와, 상기 파형정형부(410)로부터 전송되는 주파수 신호를 실시간으로 수신하여 좌우 방향으로 일정구간을 이동하는 초음파송신부(200)의 이동속도에 따라 시간별로 변화되는 주파수 값을 측정하는 주파수정보 측정부(420)와, 상기 주파수정보 측정부(420)에서 측정된 주파수 정보를 저장하는 메모리부(430)를 포함하여 구성된다.The CPU 400 amplifies the signal of low ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver 300 to form a square wave, and a frequency signal transmitted from the waveform shaping unit 410 is received in real time to A frequency information measuring unit 420 that measures a frequency value that changes over time according to the moving speed of the ultrasonic transmitter 200 moving in a certain direction in the direction, and the frequency information measured by the frequency information measuring unit 420 is stored. It is configured to include a memory unit 430.

주파수정보 측정부(420)는 정지된 상태의 이동블록(130)이 이동하여 스타트센서(140)와 접촉하여 외력을 가함에 따라 스타트센서(140)로부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 시작하는 시작검출부(421)와, 상기 이동중인 이동블록(130)이 앤드센서(150)와 접촉하여 외력을 가함에 따라 앤드센서로(150)부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 종료시키는 종료검출부(422)와, 상기 이동블록(130)이 스타트센서(140)에서 앤드센서(150)까지의 이동거리 동안 초(second) 단위 별로로 이동시간을 측정하는 시간측정부(423)와, 상기 시간측정부(423)에서 측정된 시간대 별로 변화되는 주파수 크기를 측정하는 주파수측정부(424)가 포함된다.The frequency information measurement unit 420 starts to start time measurement by receiving a detection signal from the start sensor 140 as the moving block 130 in a stopped state moves and contacts the start sensor 140 to apply an external force. The detection unit 421 and the end detection unit 422 for terminating time measurement by receiving a detection signal from the end sensor 150 as the moving block 130 in motion contacts the end sensor 150 and applies an external force. Wow, a time measurement unit 423 for measuring the movement time in seconds during the movement distance from the start sensor 140 to the end sensor 150 by the movement block 130, and the time measurement unit ( A frequency measurement unit 424 that measures the magnitude of the frequency changed for each time period measured at 423 is included.

한편, 시간측정부(423)는 시간을 1/10000초 단위로 시간을 측정한다.Meanwhile, the time measurement unit 423 measures time in units of 1/10000 seconds.

또한, 주파수정보 측정부(420)는 시간측정부(423)와 주파수측정부(424)에서 측정된 시간기록과 주파수기록을 리셋하는 초기화부(425)가 더 포함될 수 있다.In addition, the frequency information measuring unit 420 may further include a time measuring unit 423 and an initialization unit 425 for resetting the time recording and frequency recording measured by the frequency measuring unit 424.

또한, CPU(400)는 이동블록(130)의 위치를 감지하여 트렉본체(100)의 상부 좌측 또는 우측 끝단에 이동블록(130)이 위치되어 더이상 좌측 또는 우측방향으로의 이동이 불가한 상태에서 이동수단(700)의 모터(750)가 지속적으로 회전하는 것을 차단하는 센서위치검출부(440)가 더 포함된다.In addition, the CPU 400 detects the position of the movement block 130 and the movement block 130 is located at the upper left or right end of the trek main body 100 so that movement to the left or right direction is no longer possible. A sensor position detection unit 440 that blocks the motor 750 of the moving means 700 from continuously rotating is further included.

예를 들어, 트렉본체(100)의 전원이 꺼져있는 상태에서 이동블록(130)이 트렉본체(100)의 좌측 끝단에 위치하고 있는 경우, 전원을 키면 모터(750)를 1초 동안 좌측으로 회전시켜 이동블록(130)을 좌측으로 이동시키는데, 이때 이동블록(130)이 앤드센서(150)에 미감지되면 모터(750)를 1초 동안 우측으로 회전시켜 이동블록(130)을 우측으로 이동시켜 앤드센서(150)에 감지되면 이동블록(130)이 좌측에 위치한 것을 감지하여 모터(750)를 1초 동안 좌측으로 회전시켜 이동블록(130)을 좌측으로 이동시켜 정지시킨다. 이후 정지된 상태에서 이동블록(130)을 이동시키는 경우에는 이동방향버튼(610)의 우측버튼(612)만 작동되도록 한다.For example, if the moving block 130 is located at the left end of the trek main body 100 while the power of the trek main body 100 is turned off, the motor 750 rotates to the left for 1 second when the power is turned on. The moving block 130 is moved to the left. At this time, if the moving block 130 is not detected by the end sensor 150, the motor 750 is rotated to the right for 1 second to move the moving block 130 to the right. When the sensor 150 detects that the moving block 130 is located on the left, the motor 750 is rotated to the left for 1 second to move the moving block 130 to the left to stop. Then, when moving the moving block 130 in the stopped state, only the right button 612 of the moving direction button 610 is operated.

또한, 트렉본체(100)의 전원이 꺼져있는 상태에서 이동블록(130)이 트렉본체(100)의 우측 끝단에 위치하고 있는 경우, 전원을 키면 모터(750)를 1초 동안 좌측으로 회전시켜 이동블록(130)을 좌측으로 이동시키는데, 이때 스타트센서(140)가 감지되면 이동블록(130)이 우측에 위치한 것을 감지하여 모터(750)를 1초 동안 우측으로 회전시켜 이동블록(130)을 우측으로 이동시켜 정지시킨다. 이후 정지된 상태에서 이동블록(130)을 이동시키는 경우에는 이동방향버튼(610)의 좌측버튼(611)만 작동되도록 한다.In addition, when the movement block 130 is located at the right end of the trek main body 100 while the power of the trek main body 100 is turned off, the motor 750 is rotated to the left for 1 second when the power is turned on. The moving block 130 is moved to the left, and at this time, when the start sensor 140 is detected, it senses that the moving block 130 is located on the right and rotates the motor 750 to the right for 1 second to turn the moving block 130 to the right. Move and stop. Then, when moving the moving block 130 in the stopped state, only the left button 611 of the moving direction button 610 is operated.

또한, 트렉본체(100)의 전원이 꺼져있는 상태에서 이동블록(130)이 트렉본체(100)의 중앙에 위치하고 있는 경우, 전원을 키면 모터(750)를 1초 동안 좌측으로 회전시켜 이동블록(130)을 좌측으로 이동시키는데, 이때 앤드센서(150)가 미감지되면 모터(750)를 우측으로 회전시켜 스타트센서(140)가 감지될때 까지 이동블록(130)을 우측으로 이동시키고. 스타트센서(140)가 감지되면 모터(750)를 1초 동안 우측으로 회전시켜 이동블록(130)을 우측으로 이동시켜 정지시킨다.In addition, when the power of the trek main body 100 is turned off and the moving block 130 is located in the center of the trek main body 100, when the power is turned on, the motor 750 is rotated to the left for 1 second and the moving block ( 130) is moved to the left. At this time, if the end sensor 150 is not detected, the motor 750 is rotated to the right to move the moving block 130 to the right until the start sensor 140 is detected. When the start sensor 140 is detected, the motor 750 is rotated to the right for 1 second to move the moving block 130 to the right to stop.

즉, 센서위치검출부(440)는 스타트센서(140)와 앤드센서(150)의 감지신호에 따라 이동블록(130)의 현위치를 감지하여 이동블록(130)이 더이상 이동이 불가한 상태에서 이동방향버튼(610)을 누름에 따라 지속적으로 모터(750)가 회전함에 따라 회전줄(760)에 무리를 주어 고장이 발생하는 것을 방지해준다.That is, the sensor position detection unit 440 detects the current position of the moving block 130 according to the detection signals of the start sensor 140 and the end sensor 150 and moves while the moving block 130 is no longer able to move. As the motor 750 continuously rotates as the direction button 610 is pressed, the rotation line 760 is strained to prevent a failure.

표시부(500)는 시작검출부(421)에 의해 시간측정이 시작되면 스타트(START)를 표시하며, 종료검출부(422)에 의해 시간측정이 종료되면 앤드(END) 표시와 주파수 총 이동시간이 표시되는 제1표시창(510)이 구비되고, 이동블록(130)의 스타트센서(140)에서 앤드센서(150) 또는 앤드센서(150)에서 스타트센서(140)까지의 이동거리 동안에 단위 시간별로 변화되는 주파수 크기를 표시하는 제2표시창(520)이 구비된다.When the time measurement is started by the start detection unit 421, the display 500 displays START, and when the time measurement is finished by the end detection unit 422, an END display and the total frequency movement time are displayed. A frequency that is provided with the first display window 510 and changes by unit time during the moving distance from the start sensor 140 to the end sensor 150 or the end sensor 150 to the start sensor 140 of the moving block 130 A second display window 520 displaying the size is provided.

조작부(600)는 상술한 이동블록(130)을 좌측방향으로 이동시키는 좌측버튼(611)과, 이동블록(130)을 우측방향으로 이동시키는 우측버튼(612)을 포함하는 이동방향버튼(610)과, 좌우 방향으로 이동하는 이동블록(130)을 일시적으로 정지시킬 수 있는 정지버튼(620)과, 이동블록(130)의 이동속도를 조절하는 이동속도조절볼륨(630)과, 표시부(500)에 표출되는 정보를 상하 방향으로 스크롤 하기 위한 상부버튼(641)과 하부버튼(642)을 포함하는 스크롤버튼(640) 및 메모리부(430)에 저장된 주파수 정보를 초기화시키는 리셋버튼(650)을 포함하여 구성된다.The operation unit 600 includes a left button 611 for moving the above-described moving block 130 in the left direction, and a right button 612 for moving the moving block 130 in the right direction. And, a stop button 620 that can temporarily stop the moving block 130 moving in the left and right direction, a moving speed control volume 630 that adjusts the moving speed of the moving block 130, and a display unit 500 Includes a scroll button 640 including an upper button 641 and a lower button 642 for scrolling the information displayed in the vertical direction, and a reset button 650 for initializing the frequency information stored in the memory unit 430 It is composed by

이하, 상기와 같이 구성된 소리의 도플러 효과 실험장치(10)의 실험방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, an experiment method of the sound Doppler effect experiment apparatus 10 configured as described above will be described.

설명하기에 앞서 실험방법으로는 초음파송신부가 이동하고 초음파수신부가 정지해 있는 경우 또는 초음파수신부가 이동하고 초음파송신부가 정지해 있는 경우를 선택적으로 실험할 수 있다.Prior to the description, as an experiment method, the case where the ultrasonic transmitter moves and the ultrasonic receiver is stopped, or the ultrasonic receiver moves and the ultrasonic transmitter is stopped can be selectively tested.

먼저, 초음파송신부가 이동하고 초음파수신부가 정지해 있는 경우를 설명하면, 트렉본체(100)의 좌측에 구비된 고정대(120)에 초음파수신부(300)를 고정 결합시키고, 이동블록(130)에는 초음파송신부(200)를 고정 결합시킨다.First, explaining the case where the ultrasonic transmitter moves and the ultrasonic receiver is stopped, the ultrasonic receiver 300 is fixedly coupled to the fixing table 120 provided on the left side of the trek main body 100, and the ultrasonic receiver 300 is fixed to the moving block 130. The transmission unit 200 is fixedly coupled.

그런 다음, 트렉본체(100)의 전원스위치(110)를 켠 후 이동블록(130)의 위치를 트렉본체(100)의 우측 끝단에 위치시킨 후 초음파송신부(200)를 좌측 방향으로 이동할 때(초음파송신부(200)가 초음파수신부(300)에 근접할 때)의 주파수를 측정하기 위해서 리셋버튼(650)을 눌러 타이머와 주파수 카운터를 초기화시키고, 조작부(600)의 좌측버튼(611)을 눌러 이동블록(130)을 좌측 방향으로 이동시킨다.Then, after turning on the power switch 110 of the trek main body 100, position the moving block 130 at the right end of the trek main body 100, and then move the ultrasonic transmitter 200 to the left (ultrasonic wave To measure the frequency of the transmitter 200 when it is close to the ultrasonic receiver 300), press the reset button 650 to initialize the timer and the frequency counter, and press the left button 611 of the operation unit 600 to move the block. Move (130) to the left.

그러면, 이동블록(130)이 출발하면서 스타트센서(140)와 접촉됨에 따라 시간측정이 시작됨과 동시에 표시부(500)에 스타트(START)가 표시되고, 이동블록(130)이 좌측 끝단에 도달할 때 앤드센서(150)와 접촉됨에 따라 시간측정이 종료됨과 동시에 표시부(500)에 앤드(END)가 표시되며, 스타트센서(140)부터 앤드센서(150)까지의 총 이동거리 동안에 초 단위 시간별로 변화된 주파수를 표시해준다.Then, as the movement block 130 starts and comes into contact with the start sensor 140, time measurement starts and a START is displayed on the display unit 500, and when the movement block 130 reaches the left end As the time measurement is terminated as the end sensor 150 is contacted, an END is displayed on the display unit 500 at the same time. During the total moving distance from the start sensor 140 to the end sensor 150, the time is changed by time in seconds. It displays the frequency.

따라서, 표시부(500)에 초 단위(0.5초)로 기록된 주파수를 조작부(600)의 상부버튼(641)과 하부버튼(642)을 눌러 상하방향으로 스크롤 하여 주파수정보를 육안으로 확인한다.Accordingly, the frequency recorded in the display unit 500 in seconds (0.5 seconds) is scrolled up and down by pressing the upper button 641 and the lower button 642 of the operation unit 600 to visually check the frequency information.

그리고 트렉본체(100)의 좌측 끝단에 위치한 이동블록(130)을 우측 방향으로 이동할 때(초음파수신부(300)와 초음파송신부(200)가 멀어질 때)의 주파수를 측정하기 위해서 리셋버튼(650)을 눌러 측정기록을 초기화시키고, 조작부(600)의 우측버튼(612)을 눌러 이동블록(130)을 우측 방향으로 이동시킨다.And the reset button 650 to measure the frequency when the moving block 130 located at the left end of the trek main body 100 is moved in the right direction (when the ultrasonic receiver 300 and the ultrasonic transmitter 200 move away). Press to initialize the measurement record, and press the right button 612 of the operation unit 600 to move the moving block 130 to the right.

그러면, 이동블록(130)이 출발하면서 앤드센서(150)와 접촉됨에 따라 시간측정이 시작됨과 동시에 표시부(500)에 스타트(START)가 표시되고, 이동블록(130)이 우측 끝단에 도달할 때 스타트센서(140)와 접촉됨에 따라 시간측정이 종료됨과 동시에 표시부(500)에 앤드(END)가 표시되며, 앤드센서(150)부터 스타트센서(140)까지의 총 이동거리 동안에 초 단위 시간별로 변화된 주파수를 표시하여 실험자 육안으로 측정된 기록을 확인할 수 있다.Then, as the moving block 130 starts and comes into contact with the end sensor 150, time measurement starts and a START is displayed on the display unit 500, and when the moving block 130 reaches the right end As the time measurement is terminated as the start sensor 140 comes into contact, an END is displayed on the display unit 500, and changes by time in seconds during the total moving distance from the end sensor 150 to the start sensor 140 By displaying the frequency, the measured record can be checked with the naked eye of the experimenter.

마지막으로 조작부(600)의 이동속도조절볼륨(630)을 이용하여 이동블록(130)의 속도단계를 조절하면서 상기와 같은 과정을 반복한 후 기록한다.Finally, the above-described process is repeated while recording the speed step of the moving block 130 by using the moving speed control volume 630 of the operation unit 600.

그리고 초음파수신부(300)가 이동하고 초음파송신부(200)가 정지해 있는 경우를 실험할 때에는 트렉본체(100)의 좌측에 구비된 고정대(120)에 초음파송신부(200)를 고정 결합시키고, 이동블록(130)에는 초음파수신부(200)를 고정 결합시킨다. And when testing the case where the ultrasonic receiver 300 moves and the ultrasonic transmitter 200 is stationary, the ultrasonic transmitter 200 is fixedly coupled to the fixture 120 provided on the left side of the trek body 100, and the moving block The ultrasonic receiver 200 is fixedly coupled to the 130.

그런 다음, 트렉본체(100)의 전원스위치(110)를 켠 후 이동블록(130)의 위치를 트렉본체(100)의 우측 끝단에 위치시킨 후 초음파수신부(300)를 좌측 방향으로 이동할 때(초음파수신부(300)가 초음파송신부(200)에 근접할 때)의 주파수를 측정하기 위해서 리셋버튼(650)을 눌러 타이머와 주파수 카운터를 초기화시키고, 조작부(600)의 좌측버튼(611)을 눌러 이동블록(130)을 좌측 방향으로 이동시킨다.Then, after turning on the power switch 110 of the trek main body 100, the position of the moving block 130 is positioned at the right end of the trek main body 100, and then the ultrasonic receiver 300 is moved in the left direction (ultrasonic wave In order to measure the frequency of the receiving unit 300 when it is close to the ultrasonic transmitter 200), press the reset button 650 to initialize the timer and the frequency counter, and press the left button 611 of the operation unit 600 to move the block Move (130) to the left.

그러면, 이동블록(130)이 출발하면서 스타트센서(140)와 접촉됨에 따라 시간측정이 시작됨과 동시에 표시부(500)에 스타트(START)가 표시되고, 이동블록(130)이 좌측 끝단에 도달할 때 앤드센서(150)와 접촉됨에 따라 시간측정이 종료됨과 동시에 표시부(500)에 앤드(END)가 표시되며, 스타트센서(140)부터 앤드센서(150)까지의 총 이동거리 동안에 초 단위 시간별로 변화된 주파수를 표시해준다.Then, as the movement block 130 starts and comes into contact with the start sensor 140, time measurement starts and a START is displayed on the display unit 500, and when the movement block 130 reaches the left end As the time measurement is terminated as the end sensor 150 is contacted, an END is displayed on the display unit 500 at the same time. During the total moving distance from the start sensor 140 to the end sensor 150, the time is changed by time in seconds. It displays the frequency.

따라서, 표시부(500)에 초 단위(0.5초)로 기록된 주파수를 조작부(600)의 상부버튼(641)과 하부버튼(642)을 눌러 상하방향으로 스크롤 하여 주파수정보를 육안으로 확인한다.Accordingly, the frequency recorded in the display unit 500 in seconds (0.5 seconds) is scrolled up and down by pressing the upper button 641 and the lower button 642 of the operation unit 600 to visually check the frequency information.

그리고 트렉본체(100)의 좌측 끝단에 위치한 이동블록(130)을 우측 방향으로 이동할 때(초음파송신부(200)와 초음파수신부(300)가 멀어질 때)의 주파수를 측정하기 위해서 리셋버튼(650)을 눌러 측정기록을 초기화시키고, 조작부(600)의 우측버튼(612)을 눌러 이동블록(130)을 우측 방향으로 이동시킨다.And the reset button 650 to measure the frequency when the moving block 130 located at the left end of the trek body 100 is moved in the right direction (when the ultrasonic transmitter 200 and the ultrasonic receiver 300 move away). Press to initialize the measurement record, and press the right button 612 of the operation unit 600 to move the moving block 130 to the right.

그러면, 이동블록(130)이 출발하면서 앤드센서(150)와 접촉됨에 따라 시간측정이 시작됨과 동시에 표시부(500)에 스타트(START)가 표시되고, 이동블록(130)이 우측 끝단에 도달할 때 스타트센서(140)와 접촉됨에 따라 시간측정이 종료됨과 동시에 표시부(500)에 앤드(END)가 표시되며, 앤드센서(150)부터 스타트센서(140)까지의 총 이동거리 동안에 초 단위 시간별로 변화된 주파수를 표시하여 실험자 육안으로 측정된 기록을 확인할 수 있다.Then, as the moving block 130 starts and comes into contact with the end sensor 150, time measurement starts and a START is displayed on the display unit 500, and when the moving block 130 reaches the right end As the time measurement is terminated as the start sensor 140 comes into contact, an END is displayed on the display unit 500, and changes by time in seconds during the total moving distance from the end sensor 150 to the start sensor 140 By displaying the frequency, the measured record can be checked with the naked eye of the experimenter.

마지막으로 조작부(600)의 이동속도조절볼륨(630)을 이용하여 이동블록(130)의 속도단계를 조절하면서 상기와 같은 과정을 반복한 후 기록한다.Finally, the above-described process is repeated while recording the speed step of the moving block 130 by using the moving speed control volume 630 of the operation unit 600.

10 : 소리의 도플러 효과 실험장치
100 : 트렉본체
110 : 전원스위치
120 : 고정대 121 : 제1볼트공 122 : 제2볼트공
130 : 이동블록 131 : 제3볼트공 132 : 관통홀 133 : 접촉면부
134 : 레일삽입홈
140 : 스타트센서
150 : 앤드센서
200 : 초음파송신부
210 : 제4볼트공
300 : 초음파수신부
310 : 제5볼트공
400 : CPU
410 : 파형정형부
420 : 주파수정보 측정부 421 : 시작검출부 422 : 종료검출부
423 : 시간측정부 424 : 주파수측정부 425 : 초기화부
430 : 메모리부
440 : 센서위치검출부
500 : 표시부
510 : 제1표시창
520 : 제2표시창
600 : 조작부
610 : 이동방향버튼 611 : 좌측버튼 612 : 우측버튼
620 : 정지버튼
630 : 이동속도조절볼륨
640 : 스크롤버튼 641 : 상부버튼 642 : 하부버튼
650 : 리셋버튼
700 : 이동수단
710 : 가이드레일
720, 730 : 제1 및 제2가이드풀리
740 : 회전풀리
750 : 모터
760 : 회전줄
10: sound Doppler effect experimental device
100: Trek body
110: power switch
120: fixture 121: first bolt ball 122: second bolt ball
130: moving block 131: third bolt hole 132: through hole 133: contact surface portion
134: rail insertion groove
140: start sensor
150: end sensor
200: ultrasonic transmitter
210: 4th bolt ball
300: ultrasonic receiver
310: 5th bolt ball
400: CPU
410: waveform shaping unit
420: frequency information measurement unit 421: start detection unit 422: end detection unit
423: time measurement unit 424: frequency measurement unit 425: initialization unit
430: memory unit
440: sensor position detection unit
500: display
510: first display window
520: second display window
600: control panel
610: movement direction button 611: left button 612: right button
620: stop button
630: movement speed control volume
640: scroll button 641: upper button 642: lower button
650: reset button
700: means of transportation
710: guide rail
720, 730: first and second guide pulley
740: rotary pulley
750: motor
760: rotating line

Claims (5)

초음파수신부가 고정 결합되는 고정대와, 초음파송신부가 고정 결합되며, 이동수단에 의해 좌우 방향으로 이동하는 이동블록과, 상기 이동블록의 시작과 끝 움직임을 감지하는 스타트센서와 앤드센서가 구비되는 트렉본체;
상기 이동블록에 탈착 가능하게 결합되어 초음파를 발생하는 초음파송신부;
상기 고정대에 탈착 가능하게 결합되어 상기 초음파송신부에서 발생하는 초음파를 수신하는 초음파수신부;
상기 초음파수신부로 수신된 낮은 초음파의 신호를 증폭하여 구형파로 정형시키는 파형정형부와, 상기 파형정형부로부터 전송되는 주파수 신호를 실시간으로 수신하여 좌우 방향으로 일정구간을 이동하는 초음파송신부의 이동속도에 따라 시간별로 변화되는 주파수 값을 측정하는 주파수정보 측정부와, 상기 주파수정보 측정부에서 측정된 주파수 정보를 저장하는 메모리부가 구비되는 CPU;
상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 표시하는 표시부; 및
상기 이동블록의 좌우 이동방향과 이동속도를 조절하고, 상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 초기화시키는 조작부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리의 도플러 효과 실험장치.
Trek main body provided with a fixed base to which an ultrasonic receiver is fixedly coupled, a moving block that is fixedly coupled to an ultrasonic transmitter and moves in a left and right direction by a moving means, and a start sensor and an end sensor for detecting the start and end movement of the moving block ;
An ultrasonic transmitter that is detachably coupled to the moving block to generate ultrasonic waves;
An ultrasonic receiver that is detachably coupled to the fixing table to receive ultrasonic waves generated by the ultrasonic transmitter;
A waveform shaping unit that amplifies the signal of low ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver to shape it into a square wave, and a frequency signal transmitted from the waveform shaping unit in real time and moves a certain section in the left and right direction according to the moving speed of the ultrasonic transmitter. A CPU including a frequency information measuring unit that measures a frequency value that changes according to time, and a memory unit that stores frequency information measured by the frequency information measuring unit;
A display unit that displays frequency information stored in the memory unit; And
And a control unit for adjusting the left and right movement direction and movement speed of the moving block and initializing frequency information stored in the memory unit.
제1항에 있어서,
주파수정보 측정부는,
정지된 상태의 이동블록이 이동하여 스타트센서를 접촉함에 따라 스타트센서로부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 시작시키는 시작검출부;
이동중인 이동블록이 앤드센서를 접촉함에 따라 앤드센서로부터 감지신호를 수신하여 시간측정을 종료시키는 종료검출부;
상기 이동블록이 스타트센서에서 앤드센서까지의 이동거리 동안 초(second) 단위 별로로 이동시간을 측정하는 시간측정부;
상기 시간측정부에서 측정된 시간대 별로 변화되는 주파수 크기를 측정하는 주파수측정부; 및
상기 시간측정부와 주파수측정부에서 측정된 시간기록과 주파수기록을 리셋하는 초기화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리의 도플러 효과 실험장치.
The method of claim 1,
Frequency information measuring unit,
A start detection unit for starting time measurement by receiving a detection signal from the start sensor as the moving block in the stopped state moves and contacts the start sensor;
An end detection unit for terminating time measurement by receiving a detection signal from the end sensor as the moving block in motion contacts the end sensor;
A time measuring unit for measuring a moving time in seconds during the moving distance from the start sensor to the end sensor of the moving block;
A frequency measurement unit that measures a frequency amplitude that changes for each time period measured by the time measurement unit; And
And an initialization unit for resetting the time recording and frequency recording measured by the time measurement unit and the frequency measurement unit.
제1항에 있어서,
상기 CPU는,
상기 이동블록의 위치를 감지하여 트렉본체의 좌측 또는 우측 끝단에 이동블록이 위치되어 더이상 좌측 또는 우측방향으로 이동이 불가한 상태에서 이동수단의 모터가 지속적으로 회전되는 것을 방지해주는 센서위치검출부가 포함되는 것을 특징으로 하는 소리의 도플러 효과 실험장치.
The method of claim 1,
The CPU,
It includes a sensor position detection unit that detects the position of the moving block and prevents the motor of the moving means from continuously rotating while the moving block is positioned at the left or right end of the trek body and cannot be moved to the left or right any more. Sound Doppler effect experiment device, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 이동수단은,
트렉본체의 상단부 중앙에 구비되어 상기 이동블록의 이동을 가이드 하는 가이드레일과,
상기 가이드레일의 양단부에 구비되어 회전줄의 회전을 가이드 하는 제1 및 제2가이드풀리;
상기 제1 및 제2가이드풀리 중 어느 하나의 하부에 구비되어 모터의 회전축에 결합되어 회전하는 회전풀리;
상기 회전풀리와 축 결합되어 회전풀리를 좌우 방향으로 회전시키는 모터; 및
상기 이동블록의 하단부에 형성된 관통홀에 관통되며, 제1 및 제2가이드풀리와 회전풀리의 외측에 감겨 모터의 회전방향으로 함께 회전되면서 이동블록을 이동시키는 회전줄;을 포함하는 것을 특징으로 하는 소리의 도플러 효과 실험장치.
The method of claim 1,
The moving means,
A guide rail provided in the center of the upper end of the trek body to guide the movement of the moving block,
First and second guide pulleys provided at both ends of the guide rail to guide the rotation of the rotation line;
A rotation pulley provided under any one of the first and second guide pulleys and coupled to the rotation shaft of the motor to rotate;
A motor that is axially coupled to the rotary pulley to rotate the rotary pulley in a left and right direction; And
And a rotation line that penetrates through the through hole formed at the lower end of the movable block, is wound around the outside of the first and second guide pulleys and the rotation pulley and rotates together in the rotational direction of the motor to move the movable block. Sound Doppler effect experimental device.
제1항에 있어서,
상기 조작부는,
상기 이동블록을 좌측방향으로 이동시키는 좌측버튼과, 이동블록을 우측방향으로 이동시키는 우측버튼을 포함하는 이동방향버튼;
상기 이동블록을 정지시키는 정지버튼;
상기 이동블록의 이동속도를 조절하는 이동속도조절볼륨;
상기 표시부에 표출되는 정보를 상하 방향으로 스크롤 하기 위한 상부버튼 하부버튼을 포함하는 스크롤버튼 및
상기 메모리부에 저장된 주파수 정보를 초기화시키는 리셋버튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 소리의 도플러 효과 실험장치.






The method of claim 1,
The operation unit,
A movement direction button including a left button for moving the movement block in a left direction and a right button for moving the movement block in a right direction;
A stop button for stopping the moving block;
A moving speed control volume for adjusting a moving speed of the moving block;
A scroll button including an upper button and a lower button for scrolling the information displayed on the display in the vertical direction, and
And a reset button for initializing the frequency information stored in the memory unit.






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