题目
两根高分子压电电缆相距2(m),平行埋设于柏油公路的路面下约5(cm)。它可以用来测量车速及汽车的载重量,并根据存储在计算机内部的档案数据,判定汽车的车型。1) 估算车速为多少(km/h)。2) 估算汽车前后轮间距(可据此判定车型);轮距与哪些因素有关?3) 说明载重量m以及车速v与A、B压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之间的关系。
两根高分子压电电缆相距$2\text{m}$,平行埋设于柏油公路的路面下约$5\text{cm}$。它可以用来测量车速及汽车的载重量,并根据存储在计算机内部的档案数据,判定汽车的车型。
1) 估算车速为多少$\text{km/h}$。
2) 估算汽车前后轮间距(可据此判定车型);轮距与哪些因素有关?
3) 说明载重量$m$以及车速$v$与A、B压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之间的关系。
题目解答
答案
1. 根据两根电缆间距 $ s = 2 \, \text{m} $,车速为:
\[
v = \frac{7.2}{\Delta t_1} \, \text{km/h}
\]
其中 $ \Delta t_1 $ 是前轮(或后轮)通过A到B的时间间隔。
2. 汽车前后轮间距(轴距)为:
\[
L = v \times \Delta t_2 = v \times \Delta t_3
\]
其中 $ \Delta t_2 $ 是前轮通过A到后轮通过A的时间间隔,$ \Delta t_3 $ 是前轮通过B到后轮通过B的时间间隔。
轴距 $ L $ 主要与车型、车辆设计有关,不同车型(如轿车、卡车)的轴距差异显著。
3. 关系分析:
- 载重量 $ m $ 越大,车轮对电缆的压力 $ F $ 越大,压电电缆输出信号幅度 $ U $ 越大,即 $ U \propto m $。
- 车速 $ v $ 越大,前轮(或后轮)通过A到B的时间间隔 $ \Delta t_1 = \frac{2}{v} $ 越小;同时,轴距对应的时间间隔 $ \Delta t_2 = \Delta t_3 = \frac{L}{v} $ 也越小。
- 综上,$ m $ 影响信号幅度,$ v $ 影响时间间隔,两者共同决定波形特征。