基于自制音频示波器的混沌电路微弱距离信号检测系统设计

通过分析蔡氏电路随系统参数的变化规律,利用其结构简单但具有丰富的动力学行为的特点,结合单片机、传感器、模拟电子技术、信号处理及非线性电路的教学内容开展实验研究,设计并实现了一种混沌电路微弱距离信号检测系统;结合自制的音频示波器,可方便地实现对系统混沌特性及其他参数的观测及演示。该系统具有成本低、使用方便、不受场地和设备等条件限制的特点,便于实现和复制,有利于提高学生对混沌电路学习的积极性。

微弱距离信号检测电路的设计与实验验证

由于经典的蔡氏电路对电路的参数非常敏感,因此以蔡氏电路的简易结构为基础,结合自制的简易示波器、数字电位器及STM32单片机对非线性电路进行了详细的研究,设计并搭建了混沌电路测量微弱距离信号系统。通过把距离信号转换成蔡氏电路敏感的动态电阻,可轻易实现对微弱距离信号的检测。通过与Agilent DSO3102A双通道数字示波器测得的相轨迹曲线作为对比,证明了所设计的非线性电路及搭建的系统不仅简单易操作,而且非常适合初学者对非线性系统的实践操作。最后利用搭建的混沌电路测量微弱距离信号系统对障碍物的距离进行了实验测试,实验中测量的最远距离6.98 m。

利用音频APP演示声音特性的物理创新实验

为演示声音特性的物理创新实验,可利用智能手机安装的音频示波器Oscilloscope APP,测定不同声音的波形,演示决定声音的音调、响度和音色的不同因素;或者利用智能手机安装音频发生器Frequency Sound Generator APP,模拟产生各种频率的声音,让学生直观体验不同频率的声音音调的不同,并结合无线同屏技术,将测量出的波形图投影出来,方便教师开展声学实验教学。