Как работает доплеровский радар?

Одним из открытий, которое используется различными способами, является Эффект Допплерадаже если на первый взгляд научное открытие кажется довольно непрактичным.

Эффект Доплера - это все о волнах, вещах, которые производят эти волны (источники), и вещах, которые принимают эти волны (наблюдатели). В основном это говорит о том, что если источник и наблюдатель движутся относительно друг друга, то частота волны будет отличаться для двух из них. Это означает, что это форма научной относительности.

На самом деле есть две основные области, в которых эта идея была реализована на практике, и обе оказались с ручкой «Доплеровский радар». Технически, доплеровский радар - это то, что используется полицейскими «радарными пушками» для определения скорости мотора. средство передвижения. Другой формой является радар Pulse-Doppler, который используется для отслеживания скорости атмосферных осадков, и обычно люди знают термин, который используется в данном контексте во время отчетов о погоде.

Доплеровский радар работает, посылая луч электромагнитное излучение волны, настроенные на точную частоту, на движущийся объект. (Конечно, вы можете использовать доплеровский радар на стационарном объекте, но это довольно неинтересно, если цель не движется.)

Когда волна электромагнитного излучения попадает на движущийся объект, он «отскакивает» назад к источнику, который также содержит приемник и исходный передатчик. Однако, поскольку волна отражается от движущегося объекта, волна смещается, как показано релятивистский эффект Доплера.

По сути, волна, которая возвращается к радарной пушке, рассматривается как совершенно новая волна, как если бы она испускалась целью, от которой она отскочила. Цель в основном выступает в качестве нового источника для этой новой волны. Когда она получена в орудии, эта волна имеет частоту, отличную от частоты, когда она была первоначально направлена ​​к цели.

Поскольку электромагнитное излучение был на точной частоте при отправке и на новой частоте по возвращении, это может быть использовано для расчета скорости, vцели.

При наблюдении за погодой именно эта система позволяет вихревые изображения погодных условий и, что более важно, подробный анализ их движения.

Импульсная доплеровская радиолокационная система позволяет не только определять линейную скорость, как в случае с радарной пушкой, но также позволяет рассчитывать лучевые скорости. Он делает это, посылая импульсы вместо лучей излучения. Сдвиг не только по частоте, но и по циклам несущей позволяет определить эти лучевые скорости.

Для этого требуется тщательный контроль радиолокационной системы. Система должна находиться в когерентном состоянии, что обеспечивает стабильность фаз импульсов излучения. Недостатком этого является то, что существует максимальная скорость, выше которой система импульсного допплера не может измерять радиальную скорость.

Чтобы понять это, рассмотрим ситуацию, когда измерение вызывает сдвиг фазы импульса на 400 градусов. Математически это идентично смещению на 40 градусов, потому что оно прошло весь цикл (полные 360 градусов). Скорости, вызывающие такие сдвиги, называются «слепой скоростью». Это функция пульса Частота повторения сигнала, поэтому, изменяя этот сигнал, метеорологи могут предотвратить это для некоторых степень.

Отредактировано Энн Мари Хельменстин, доктор философии