Как работи доплеров радар?

Едно откритие, което се използва по различни начини, е Доплер ефект, въпреки че на пръв поглед научното откритие изглежда доста непрактично.

Ефектът на Доплер се отнася до вълните, нещата, които произвеждат тези вълни (източници) и нещата, които ги приемат (наблюдатели). Основно се казва, че ако източникът и наблюдателят се движат относително един към друг, тогава честотата на вълната ще бъде различна за двамата. Това означава, че това е форма на научна относителност.

Всъщност има две основни области, в които тази идея е приведена в практически резултат и двете са завършили с дръжката на "Доплеров радар." Технически доплеров радар е това, което полицейският служител използва „радарни пушки“ за определяне на скоростта на мотор превозно средство. Друга форма е пулсово-доплеровият радар, който се използва за проследяване на скоростта на валежите от времето и обикновено хората знаят термина от него, който се използва в този контекст по време на метеорологичните доклади.

Доплеров радар работи, като изпраща лъч от електромагнитно излъчване вълни, настроени на точна честота, на движещ се обект. (Можете, разбира се, да използвате доплеров радар върху неподвижен обект, но това е доста безинтересно, освен ако целта не се движи.)

Когато електромагнитната вълна на излъчване удари движещия се обект, тя „отскача“ обратно към източника, който също съдържа приемник, както и оригиналния предавател. Въпреки това, тъй като вълната се отразява от движещия се обект, вълната се измества, както е очертана от релативистичен доплеров ефект.

По принцип вълната, която се връща към радарния пистолет, се третира като изцяло нова вълна, сякаш е излъчена от целта, от която отскочи. Целта по същество действа като нов източник за тази нова вълна. Когато е получена от пистолета, тази вълна има честота, различна от честотата, когато първоначално е била изпратена към целта.

Тъй като електромагнитното излъчване е била с точна честота, когато е изпратена и е с нова честота при връщането си, това може да се използва за изчисляване на скоростта, V, на целта.

При гледане на времето именно тази система дава възможност за завихрящите се изображения на метеорологичните модели и по-важното - подробен анализ на тяхното движение.

Радарната система Pulse-Doppler позволява не само определянето на линейната скорост, както в случая с радарния пистолет, но също така дава възможност за изчисляване на радиални скорости. Това прави, като изпраща импулси вместо лъчи радиация. Преместването не само в честотите, но и в носещите цикли позволява да се определят тези радиални скорости.

За да се постигне това, е необходим внимателен контрол на радарната система. Системата трябва да бъде в съгласувано състояние, което позволява стабилност на фазите на радиационните импулси. Един недостатък на това е, че има максимална скорост, над която импулсно-доплеровата система не може да измерва радиалната скорост.

За да разберете това, помислете за ситуация, при която измерването предизвиква изместване на фазата на импулса с 400 градуса. Математически това е идентично с изместване от 40 градуса, защото е преминал през цял цикъл (пълен 360 градуса). Скоростите, причиняващи размествания като тази, се наричат ​​„слепа скорост“. Това е функция на пулса честота на повторение на сигнала, така че чрез промяна на този сигнал метеоролозите могат да предотвратят това на някои степен.

Редактиран от Ан Мари Хелменстин, д-р