Kuidas Doppleri radar töötab?

Üks avastus, mida kasutatakse mitmel viisil, on Doppleri efekt, kuigi esmapilgul näib teaduslik avastus olevat üsna ebapraktiline.

Doppleri efekt puudutab kõike laineid, asju, mis neid laineid tekitavad (allikaid), ja asju, mis neid laineid võtavad (vaatlejaid). Põhimõtteliselt öeldakse, et kui allikas ja vaatleja liiguvad üksteise suhtes, on laine sagedus nende kahe vahel erinev. See tähendab, et see on teatava suhtelisuse vorm.

Tegelikult on kaks peamist valdkonda, kus see idee on rakendatud praktiliseks tulemuseks ja mõlemad on lõppenud käepidemega "Doppleri radarist". Tehniliselt on Doppleri radari abil politseiametnikud radaripüstolid mootori kiiruse määramiseks sõiduk. Teine vorm on Pulse-Doppleri radar, mida kasutatakse ilmade sademete kiiruse jälgimiseks. Tavaliselt teavad inimesed selle termini kasutamist selles kontekstis ilmateadete ajal.

Doppleri radari abil saadakse kiirgus elektromagnetiline kiirgus täpsel sagedusel häälestatud lained liikuva objekti juures. (Muidugi võite statsionaarsel objektil kasutada Doppleri radarit, kuid see on üsna ebahuvitav, kui sihtmärk ei liigu.)

Kui elektromagnetiline kiirguslaine tabab liikuvat objekti, põrkub see tagasi allika poole, mis sisaldab nii vastuvõtjat kui ka algset saatjat. Kuna aga laine peegeldub liikuvast objektist, nihkub laine vastavalt joonisele relativistlik Doppleri efekt.

Põhimõtteliselt käsitletakse radaripüstoli juurde tagasi tulevat lainet täiesti uue lainena, justkui eralduks sellest sihtmärgist, millest see põrkas. Sihtmärk toimib põhimõtteliselt selle uue laine uue allikana. Kui see laekub püstolisse, on selle laine sagedus erinev sagedusest, kui see algselt sihtmärgi poole saadeti.

Kuna elektromagnetiline kiirgus oli väljasaatmisel täpsel sagedusel ja naastes on uue sagedusega, seda saab kasutada kiiruse arvutamiseks, v, sihtmärgist.

Ilmavalgust jälgides võimaldab just see süsteem ilmastikuolude keerisevaid kujutisi ja mis veelgi tähtsam - nende liikumise detailset analüüsi.

Pulse-Doppleri radarisüsteem võimaldab mitte ainult lineaarse kiiruse määramist, nagu radaripüstoli puhul, vaid ka radiaalse kiiruse arvutamist. Seda tehakse saates kiirguskiirte asemel impulsse. Niiskused mitte ainult sageduses, vaid ka kandetsüklites võimaldavad neid kiirusekiirusi määrata.

Selle saavutamiseks on vaja radarisüsteemi hoolikat kontrolli. Süsteem peab olema sidusas olekus, mis võimaldab kiirgusimpulsside faaside stabiilsust. Selle puuduseks on see, et on olemas maksimaalne kiirus, millest suuremat kiirust ei saa Pulse-Doppleri süsteem mõõta.

Selle mõistmiseks kaaluge olukorda, kus mõõtmise tulemusel nihkub impulsi faas 400 kraadi. Matemaatiliselt on see identne 40-kraadise nihkega, kuna see on läbinud terve tsükli (täis 360 kraadi). Selliseid nihkeid põhjustavaid kiirusi nimetatakse "pimedaks kiiruseks". See on impulsi funktsioon signaali kordussagedus, nii et seda signaali muutes saavad meteoroloogid seda mõnelegi takistada kraadi.

Toimetanud Anne Marie Helmenstine, Ph.