Kako deluje radar Doppler?

Eno odkritje, ki se uporablja na različne načine, je Doplerski učinek, čeprav se zdi znanstveno odkritje na prvi pogled precej nepraktično.

Dopplerjev učinek je povezan z valovi, s temi valovi (viri) in s temi valovi (opazovalci). V bistvu piše, da če se vir in opazovalec gibljeta drug glede na drugega, potem bo frekvenca valovanja za oba različna. To pomeni, da gre za obliko znanstvene relativnosti.

Pravzaprav obstajata dve glavni področji, na katerih se je ta ideja uporabila v praktičnem rezultatu, in oba sta se končala z ročajem of "Doppler radar." Tehnično gledano je radar Doppler tisto, kar policisti uporabljajo "radarske puške" za določitev hitrosti motorja vozila. Druga oblika je radar Pulse-Doppler, ki se uporablja za sledenje hitrosti padavin in običajno ljudje poznajo izraz, ki ga v tem okviru uporabljajo v vremenskih poročilih.

Doppler radar deluje tako, da pošlje snop elektromagnetno sevanje valovi, uglašeni na točno določeno frekvenco, na premikajočem se predmetu. (Dopplerjev radar lahko uporabite tudi na mirujočem objektu, vendar je dokaj nezanimivo, razen če se cilj premika.)

Ko elektromagnetni val sevanja udari proti premikajočemu se objektu, se "odbije" nazaj k izvoru, ki vsebuje tudi sprejemnik in izvirni oddajnik. Ker pa se valovanje odbija od premikajočega se predmeta, se val premakne, kot ga je določil relativistični doplerski učinek.

V osnovi se val, ki se vrača proti radarski pištoli, obravnava kot povsem nov val, kot da ga oddaja tarča, iz katere se je odbil. Cilj v bistvu deluje kot nov vir tega novega vala. Ko ga prejme v puško, ima ta val frekvenco, ki se razlikuje od frekvence, ko je bila prvotno poslana proti cilju.

Ker je elektromagnetno sevanje je bil ob odhodu natančno pogost in je po vrnitvi na novi frekvenci, to lahko uporabimo za izračun hitrosti, v, cilja.

Pri gledanju vremena prav ta sistem omogoča vrtenje upodobitev vremenskih vzorcev in, kar je še pomembneje, podrobno analizo njihovega gibanja.

Radarski sistem Pulse-Doppler omogoča ne le določanje linearne hitrosti, kot v primeru radarske pištole, temveč omogoča tudi izračun radialnih hitrosti. To stori tako, da namesto žarkov sevanja pošilja impulze. Premik ne samo v frekvenci, temveč tudi v nosilnih ciklih omogoča določanje teh radialnih hitrosti.

Da bi to dosegli, je potreben skrben nadzor radarskega sistema. Sistem mora biti v skladnem stanju, kar omogoča stabilnost faz sevalnih impulzov. Slaba stran tega je, da obstaja največja hitrost, nad katero sistem Pulse-Doppler ne more izmeriti radialne hitrosti.

Če želite to razumeti, razmislite o situaciji, ko meritev povzroči premik faze impulza za 400 stopinj. Matematično je to identično premiku 40 stopinj, saj je šel skozi cel cikel (polnih 360 stopinj). Hitrosti, ki povzročajo premike, kot je ta, imenujemo "slepa hitrost". Je funkcija impulza pogostost ponavljanja signala, zato meteorologi s spremembo tega signala to lahko preprečijo nekaterim stopnjo.

Uredil Anne Marie Helmenstine, dr.