Kako djeluje Doppler radar?

Jedno otkriće koje se koristi na različite načine je Doplerov efekt, iako bi se na prvi pogled znanstveno otkriće činilo prilično nepraktičnim.

Dopplerov efekt odnosi se na valove, na stvari koje proizvode ti valovi (izvori) i na stvari koje primaju te valove (promatrači). U osnovi kaže da ako se izvor i promatrač kreću jedan prema drugom, tada će frekvencija vala biti različita za njih dvoje. To znači da je to oblik znanstvene relativnosti.

Zapravo postoje dva glavna područja u kojima je ova ideja iskorištena u praktični ishod, i oba su završila s tim of "Doppler radar." Tehnički gledano, Dopplerov radar ono što policajci koriste "radarskim puškama" za utvrđivanje brzine motora vozilo. Drugi oblik je Pulse-Doplerov radar koji se koristi za praćenje brzine vremenskih oborina, a ljudi obično znaju kako se pojam iz tog konteksta koristi u ovom kontekstu tijekom vremenskih izvještaja.

Dopplerov radar djeluje slanjem snopa od elektromagnetska radijacija

Kad val elektromagnetskog zračenja udari o pokretni objekt, on se "odbija" prema izvoru, koji također sadrži prijemnik i originalni odašiljač. No, kako se val odbija od pokretnog objekta, val se pomiče kako je prikazano relativistički Doplerov efekt.

U osnovi, val koji se vraća prema radarskom pištolju tretira se kao posve novi val, kao da ga emitira cilj sa kojeg se odbio. Cilj u osnovi djeluje kao novi izvor ovog novog vala. Kada ga primimo u pištolj, ovaj val ima frekvenciju različitu od frekvencije kada je izvorno poslan prema cilju.

Otkad je elektromagnetsko zračenje je bila precizna frekvencija kada je poslata i je na novoj frekvenciji po povratku, to se može koristiti za izračunavanje brzine, v, od cilja.

Kada gledate vremenske prilike, upravo ovaj sustav omogućava isprepletane prikaze vremenskih uzoraka i, što je još važnije, detaljnu analizu njihovog kretanja.

Pulse-doplerov radarski sustav omogućuje ne samo određivanje linearne brzine, kao u slučaju radarskog pištolja, već omogućuje i računanje radijalnih brzina. To čini slanjem impulsa umjesto snopova zračenja. Pomak ne samo u frekvencijama nego i u ciklusima nosača omogućava određivanje tih radijalnih brzina.

Da bi se to postiglo potrebna je pažljiva kontrola radarskog sustava. Sustav mora biti u koherentnom stanju što omogućava stabilnost faza impulsa zračenja. Nedostatak toga je što postoji maksimalna brzina iznad koje Pulse-Doplerov sustav ne može mjeriti radijalnu brzinu.

Da biste to razumjeli, razmislite o situaciji u kojoj mjerenje uzrokuje pomicanje faze pulsa za 400 stupnjeva. Matematički, ovo je identično pomaku od 40 stupnjeva, jer je prošao cijeli ciklus (punih 360 stupnjeva). Brzine koje uzrokuju pomake poput ove nazivaju se "slijepom brzinom". To je funkcija impulsa učestalost ponavljanja signala, pa mijenjanjem ovog signala meteorolozi mogu nekima to spriječiti stupanj.

Uredio Anne Marie Helmenstine, dr. Sc.