声音传感器等
AI STEM+ROBOT
2025年2月26 日（蛇年正月廿九日）
知识点涉及振动材料发声和光传播特性等。Arduino 项目通过蜂鸣器和红外接收传感器，让学生控制蜂鸣器发声观察材料对声音影响，读取光强度值观察材料对红外光传播影响。
光部分分成3个部分编程：
1、光强度传感器，来感知环境中光的强度，然后转为蜂鸣器的声音
2、感受红外光穿越不同材质的受损情况：发射红外，使用红外接收传感器，感知红外光线的强暗-》红外探明颜色深浅的表面发射光的强度值（0~255，光强，也即亮度），如此能区分，转翻译为光带，在光带上来呈现---》相机的原理
3、三棱镜的折射，折射的光发射到颜色传感器上，
4、太阳能发电，使用太阳能发电板
5、紫外线检测，使用紫外线传感器，紫外线对人是有上海的
声音部分：
1、声音强度，用光带来展示
2、超声波测距，结合processing 4和舵机控制，做成超声波雷达。
3、不同材质震动产生的声音，接收到的应该是不同频率的声音
4、声音的速度：不同人的声音速度并不会显著不同，因为声音的传播速度主要取决于介质和环境条件，而不是声源的个体差异。无论声源是谁，声音在同一介质中的速度基本相同。在相同条件下，所有人的声音在空气中传播的速度都是接近的。声音的速度会因多种因素而变化，主要包括介质、温度、湿度和压力。在不同介质中，声音的传播速度差异显著，例如在空气中约为343米/秒，而在水中约为1482米/秒，固体中速度更快。此外，空气温度每升高1°C，声音速度约增加0.6米/秒；湿度越高，声音传播速度通常也越快。
注意：
- 接电路的时候注意提醒：根据电流流向、数据流向来连接相关的线，使得学生知晓电流、数据流的流向及其原理。
- 先介绍整体业务功能，再介绍代码结构，两两对应。
- 老师提供基础代码，根据功能学生自行逐步添加代码，如此学生能够学会根据业务需求的变化进行编码。
这个完整的STEM编程套件包含了教育工作者开始教授学生使用//code.Node的传感器、灯光和声音进行声音和光传感器技术编程所需的一切。
声音是由物体振动产生的声波，通过空气传播。麦克风将声波转换为电信号，经过放大和处理后，扬声器再将电信号转换回声波播放出来。每个人的声音对应着不同的幅度和频率，决定了声音的音调和响度。频率影响音调，幅度则影响响度，此外，身体结构的差异也会影响声音的音色，使每个人的声音独特。
包含内容
请查看产品描述以获取该商品的附带配件。
需要考虑的事项
请查看购买指南以了解该商品所需、推荐和其他附加配件。
产品总结
该套件包含了ST-7830声音和光传感器技术编程套件中的所有设备，但不包括PS-3231 //code.Node。这个STEM编程套件向学生介绍了声音和光传感器的编程，包含了一整套配件、活动和数字资源。
有关该设备套件及其包含的数字资源的更多信息，请查看ST-7830声音和光传感器技术编程套件页面。
包含内容
- 1个//code.Node支架（PS-3233）
- 1本印刷彩色学生活动手册
- 1个小手电筒
- 2个音叉，不同频率
- 35张彩色纸，4"x4"各种尺寸
- 5张铝箔纸，4"x4"尺寸
产品总结
声音和光传感器技术编程套件让学生通过五个动手编码调查，探索光和声音，利用熟悉的现象和真实世界的传感器将概念生动呈现。
//code.Node
无线且易于使用的//code.Node包括六个传感器输入、一个扬声器、RGB灯和一个LED阵列，使学生能够使用基于区块的程序探索令人兴奋的现象，这些程序能够收集、显示和响应数据。
学生活动和视频课程
声音和光传感器技术编程套件包含五个调查活动，配有视频课程、印刷学生活动表以及一个互动数字翻书，以引人入胜、学生友好的格式呈现资源。每节课都基于最新的科学标准，并结合跨学科的联系，以加强计算机科学、数学和语言艺术中的关键概念。
活动和视频课程包括：
- 什么是颜色传感器？
- RGB LED：如何编程颜色
- 工程声音级计
- 检测入侵者：家庭报警系统
- 调查电子调谐器
声音和光传感器技术编程套件
这些STEM活动旨在与PASCO //code.Node和ST-7830声音与光传感器技术编程套件一起使用。您可以预览和下载单个学生活动，或登录查看教师文件。
年级水平： 初中
科目： STEM
活动：
01) RGB LED：如何编程颜色
使用//code.Node，学生将调整RGB LED上各个灯光的强度，以创建一系列颜色，并演示使用RGB颜色模型的混色知识。
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什么是颜色传感器？
学生将使用//code.Node上的光传感器收集几种不同颜色的光反射率数据。基于这些数据，他们将创建一个程序，将//code.Node变成一个颜色检测传感器。是的，光反射率通常与光强度有关。在这个上下文中，学生将使用光传感器收集不同颜色光的反射率数据，反映出每种颜色的光强度。通过这些数据，他们可以编写程序，使//code.Node变成一个颜色检测传感器。具体来说，光强度的数据将帮助他们识别和区分不同的颜色。 -
工程声音级计
使用//code.Node，学生将利用实时声音强度数据创建一个可工作的声音级计。 -
调查电子调谐器
学生将变身为人类电子调谐器，尝试将//code.Node扬声器的输出频率与一组音叉的频率匹配。 -
检测入侵者：家庭报警系统
学生将利用对声音和光行为的理解，编程//code.Node使其充当入侵者警报系统。
物理实验室站：波动与声音套件是一个实验准备好的解决方案，可用于进行多种波动和声音实验。它包括一个2合1无线声音传感器、完整的音叉技术套件、高质量的共鸣空气柱和一根双长度的弹簧玩具。
实时测量
无线声音传感器为学生提供了对声音和波动物理现象的独特洞察。学生可以使用传感器测量声波的频率，然后使用PASCO软件可视化波形。学生可以与合作伙伴一起使用双长度弹簧玩具创建波形，然后使用PASCO软件轻松测量声波以进行进一步分析。
现成的声音与波动实验
该套件还附带了一系列现成的实验。学生手册可以从实验库免费下载。
探索更多物理现象
将此套件与任何物理实验室站配对，以探索更多物理概念。
进行这些实验
- 共振与驻波
- 声波的性质
- 测量声音速度
- 解码DTMF音调
一、无线声音传感器PS-3227
PS-3227无线声音传感器是一个无线设备中的两个传感器：一个声音波传感器，能够测量声音压力水平随时间的相对变化；另一个是声音水平传感器，具有dBA和dBC加权尺度。
声音波传感器：声音波传感器测量声音波到达传感器时声音压力水平的相对变化。通过声音波测量与时间的图表，学生可以探索和分析波的特性，如波形、波速、振幅、频率、波长等。学生可以利用这个传感器探索波的叠加和拍频，同时研究驻波谐波和泛音的存在。声音波测量与SPARKvue和Capstone中的示波器及FFT显示完美结合，且无线声音传感器能够以高达100 kHz的采样率无线测量声音波数据。现有的模块还不能测频率。刚才那个淘宝订单里买了两个新的声音传感器，说是可以将声音传感器模拟波形送出来。应该是可以采样然后通过傅立叶变换算出频率
声音水平传感器：声音水平传感器提供真实的声音水平（强度）测量，具有dBA和dBC尺度。dBC加权尺度测量广泛频率范围内（包括人耳听不到的频率）的声音强度。dBA加权尺度则过滤一些声音频率，以更接近人耳的频率响应。dBA尺度通常用于工作场所，以确定员工在典型工作条件下将经历的声音水平。声音水平和噪声污染是环境科学中的关键测量。这款新传感器提供了一种无线解决方案，用于测量声音水平，具备声级计的所有功能，同时增加了根据时间连续记录数据的灵活性。
特点
- 无线和便携
- 以高采样率（100 kHz）无线测量声音波数据
- 两个声音传感器合为一体（声音波和声音水平）
- 高质量传感元件，特别用于实验室实验
- 与SPARKvue和PASCO Capstone软件中的示波器和FFT显示无缝连接
- 带有1/4-20螺纹插口，便于安装和对齐/定位
应用
- 音量、声音强度和分贝尺度
- 声音波特性和特征
- 用回声测量声音速度
- 傅里叶变换和声音波分析
- 人耳响应和频率依赖性
- 观察和测量拍频
- 电话和拨号音
- 闭管或开管中的共鸣和驻波
包含内容
- 1个USB充电线
- 1个用于将传感器安装到环形支架上的螺纹手柄
二、声弦仪
Sonometer（声弦仪）是一种用于研究声波和音频频率的实验设备。它通常由一个长弦（如钢丝）和一个共鸣箱组成。通过调整弦的张力和长度，研究人员可以测量和分析不同频率和音调的声音，从而探索声音的特性，如音高、波长和频率。声弦仪广泛用于物理和音乐教育中，帮助学生理解声波的基本原理。
产品总结
声弦仪是一种双弦吉他装置，利用悬挂重物来产生弦的张力。两根弦具有不同的密度。学生可以使用附带的桥和拨片（包含）或手指来弹拨弦，改变弦的长度。声弦仪用于研究弦中的驻波、波速和乐器。
内置特点
- 调音齿轮可精细调整弦的张力
- 5倍张力杠杆可以将张力提升至悬挂重物的五倍
- 两侧刻度用于测量弦长度与桥上的指示器
- 共鸣板用于共振振动弦发出的声音
- 不锈钢弦导轨，耐用性强
适用于
- 调音叉
- 声音传感器
工作原理
声弦仪是一种用于探索振动弦的波动特性的设备。它包括两个安装座，用于将不同线性密度的弦安装到共鸣板上。通过改变弦下的滑动桥的位置来改变弦的长度。通过将重物悬挂在与弦末端相连的杠杆上来改变弦的张力。用拨片弹拨弦或通过振动调音叉来使弦振动。使用与SPARKvue或PASCO Capstone配合的声音传感器来测量振动频率。
包含内容
- 1个声弦仪
- 2个桥
- 2个PASCO拨片
- 4根0.014英寸钢弦
- 4根0.018英寸钢弦
三、音叉
音叉长期以来一直是帮助学生理解波频率与音高关系的首选工具。这些高品质的铝制音叉既坚固又经济。该套装包括八个音叉，代表了与常见乐器产生的音符相关的完整八度频率。套装还包括一个柔软的保护箱和一个橡胶锤，用于敲击音叉。
包含内容
- 1个音叉：C - 256 Hz
- 1个音叉：D - 288 Hz
- 1个音叉：E - 320 Hz
- 1个音叉：F - 341.3 Hz
- 1个音叉：G - 384 Hz
- 1个音叉：A - 426.7 Hz
- 1个音叉：B - 480 Hz
- 1个音叉：C - 512 Hz
- 1个橡胶锤
- 1个柔软的保护箱
四、无线声音传感器套装
无线声音传感器套装包含8个无线声音传感器，放置在一个Gratnells存储托盘内。托盘内部配有一个定制插槽，旨在安全地放置每个传感器及其配件手柄。这些托盘为任何课堂提供了方便且有序的存储解决方案，同时使得在课堂之间的运输变得轻松自如。定制存储插槽还有额外空间，可以容纳多达10个无线声音传感器。
包含内容
- 8个无线声音传感器（PS-3227）
- 1个带定制存储插槽的Gratnells存储托盘
五、共鸣管
共鸣管，配有活塞、节点标记和可拆卸支架，用于进行波动和声音实验。
包含内容
- 1根管子和活塞
- 8个节点标记
- 2个可拆卸支架
六、迷你扬声器，设计用于与共鸣空气柱配合使用，或用于空间干涉探索。
迷你扬声器（WA-9605）专门设计用于与共鸣空气柱配合使用。它可以通过功能发生器（PI-8127）、850通用接口（UI-5000）或550通用接口（UI-5001）供电。它也可以作为独立扬声器用于进行干涉演示。两个迷你扬声器作为点源可以输出相同的频率，从而可以探索空间干涉模式。
七、多普勒火箭
主要面向12岁以上的学生，多普勒火箭结合了玩具元素和音频多普勒偏移，创造出令人难忘的教育体验。多普勒火箭以约620赫兹的恒定频率发出真实的正弦声波。电路和扬声器被包裹在泡沫材料中，以保护设备在正常碰撞中的安全。电路由一块9伏电池供电。当多普勒火箭经过学生身边时，他们会听到明显的频率变化。速度达到10米/秒时，频率将产生20赫兹的偏移。
特点
- 坚固耐用：泡沫材料保护设备在课堂使用中的安全。
- 多功能手柄：多普勒火箭的绳索可以绕在手柄上，便于存储。
- 手柄垫：垫子防止多普勒火箭在学生推动火箭穿越教室时撞击他们的手。
- 低功耗：一块9伏电池可提供数年的正常使用时间。
有效地教授学生频率偏移的概念，其坚固的设计适合多年在课堂上使用。
包含内容
- 1个多普勒火箭
- 1根绳索（30米）
- 4个手柄
- 4个手柄垫
- 1个电池（9伏）
八、Boomwhackers 木琴
这八根不同长度的管子提供了一种有趣的方式来演示开放和封闭管中的驻波。管子根据C大调音阶的每个音符进行了颜色编码。将管子的一端插入一个盖子，可以展示当其变为封闭管时共振频率的变化。
您可以通过将管子安装在附带的管架上并用两个附带的槌子敲击它们，将这些管子当作木琴来演奏。管架还在实验之间提供了方便的存储。
九、波驱动器
这款新设计的波驱动器在驱动力和振幅方面进行了改进，并配备了内置的弦导向器，以防止小零件丢失。它非常适合用于振动弦中的波动、驱动克拉德尼板以展示振动模式，或演示共振振动。
使用功能发生器（单独销售）为该波驱动器供电。
特点
- 新改进的设计
- 更大的振幅
- 更强的磁铁以提供更强的力量
- 结构坚固
内置功能
- 0.5英寸（1.3厘米）杆夹
- 驱动杆上的弦槽
- 驱动杆上有孔可用于绑弦
- 保险丝保护
- 屏蔽香蕉插孔
- 橡胶底座
应用
- 弦中的驻波
- 克拉德尼板共振模式
- 使用振动金属条演示共振
- 在弹簧中演示驻波纵波
工作原理
一个位于圆柱形磁铁内部的线圈由来自外部功能发生器的正弦信号驱动，该发生器连接到波驱动器的香蕉插孔。线圈与一个膜片相连，膜片与驱动杆相连接。
包含内容
- 1个带有内置杆夹和弦 holder 的波驱动器
- 1根样品波弦
十、温度/光/声音传感器
这个3合1传感器记录环境温度（0 - 40 °C）、亮度（相对亮度的百分比）和响度（相对声级）。
- 温度传感器测量环境温度在0到40 °C之间。
- 光传感器测量亮度的范围为0到100%（0%为黑暗，100%为晴天）。
- 声音传感器测量响度的范围为0到100%（0%为背景噪声（40 dBC）和100%为非常响亮的声音（约120 dB））。
注意：温度、光和声音传感器并未校准，且无法在PASCO软件中进行校准。
十一、敏感麦克风
声音传感器内置了一个敏感的麦克风，旨在测量相对声音强度，并显示在45到100 dB之间的音频波形，当与550或850通用接口和PASCO软件结合使用时。
该传感器配备了内置的电容式麦克风，并附带一个辅助麦克风。当连接辅助麦克风时，传感器的内置麦克风将关闭。
应用
- 测量基本声音强度
- 测量声音速度
- 测量拍子
- 研究多普勒效应
- 进行声音研究
- 学习乐器的泛音
包含内容
- 1个辅助麦克风（UI-5102）
- 1个8针DIN延长电缆（UI-5218）
- 1根传感器安装杆
十二、数字+模拟量声音检测模块
十三、5V可编程 64位RGB灯板
十四、紫外线传感器模块