Jednym z odkryć, które jest używane na różne sposoby, jest efekt Dopplera, choć na pierwszy rzut oka odkrycie naukowe wydaje się raczej niepraktyczne.
Efekt Dopplera dotyczy fal, rzeczy, które wytwarzają te fale (źródła) i rzeczy, które odbierają te fale (obserwatorzy). Mówi w zasadzie, że jeśli źródło i obserwator poruszają się względem siebie, to częstotliwość fali będzie różna dla obu z nich. Oznacza to, że jest to forma naukowej teorii względności.
W rzeczywistości istnieją dwa główne obszary, w których pomysł ten został wykorzystany w praktyczny sposób, i oba zakończyły się uchwytem „radaru dopplerowskiego”. Z technicznego punktu widzenia radar dopplerowski jest używany przez funkcjonariuszy policji „pistolety radarowe” do określania prędkości silnika pojazd. Inną formą jest radar Pulse-Doppler, który służy do śledzenia prędkości opadów atmosferycznych i zwykle ludzie znają to określenie w tym kontekście podczas raportów pogodowych.
Radar dopplerowski: pistolet radaru policyjnego
Radar dopplerowski działa, wysyłając wiązkę
promieniowanie elektromagnetyczne fale dostrojone do precyzyjnej częstotliwości w poruszającym się obiekcie. (Oczywiście możesz użyć radaru dopplerowskiego na obiekcie stacjonarnym, ale jest to dość nieciekawe, chyba że cel się porusza.)Kiedy fala promieniowania elektromagnetycznego uderza w poruszający się obiekt, „odbija się” z powrotem w kierunku źródła, które zawiera również odbiornik, a także oryginalny nadajnik. Ponieważ jednak fala odbija się od poruszającego się obiektu, fala jest przesuwana zgodnie z rysunkiem relatywistyczny efekt Dopplera.
Zasadniczo fala powracająca w kierunku działa radarowego jest traktowana jako zupełnie nowa fala, tak jakby była emitowana przez cel, z którego się odbiła. Cel zasadniczo działa jako nowe źródło tej nowej fali. Gdy zostanie odebrana z pistoletu, fala ta ma częstotliwość inną niż częstotliwość, z której pierwotnie została wysłana w kierunku celu.
Od promieniowania elektromagnetycznego był wysyłany z określoną częstotliwością i po powrocie ma nową częstotliwość, można go użyć do obliczenia prędkości, v, celu.
Radar impulsowo-dopplerowski: Radar pogodowy dopplerowski
Podczas oglądania pogody jest to system, który pozwala na wirujące odwzorowanie wzorów pogodowych i, co ważniejsze, szczegółową analizę ich ruchu.
System radarowy Pulse-Doppler pozwala nie tylko określić prędkość liniową, jak w przypadku pistoletu radarowego, ale także umożliwia obliczenie prędkości radialnych. Robi to wysyłając impulsy zamiast wiązek promieniowania. Przesunięcie nie tylko częstotliwości, ale także cykli nośnych pozwala określić te prędkości radialne.
Aby to osiągnąć, wymagana jest staranna kontrola systemu radarowego. Układ musi być w spójnym stanie, który umożliwia stabilność faz impulsów promieniowania. Wadą tego jest to, że istnieje maksymalna prędkość, powyżej której układ Pulse-Doppler nie może mierzyć prędkości promieniowej.
Aby to zrozumieć, rozważ sytuację, w której pomiar powoduje przesunięcie fazy impulsu o 400 stopni. Matematycznie jest to identyczne z przesunięciem o 40 stopni, ponieważ przeszło przez cały cykl (pełne 360 stopni). Prędkości powodujące zmiany takie jak ta nazywane są „prędkością ślepą”. Jest to funkcja impulsu częstotliwość powtarzania sygnału, więc zmieniając ten sygnał, meteorolodzy mogą temu zapobiec stopień.
Edytowany przez Dr Anne Marie Helmenstine