Kā Radars Darbojas

{h1}

Radars tiek izmantots vētru, lidmašīnu un ieroču izsekošanai, kā arī topogrāfisko karšu veidošanai. Uzziniet par radaru, radaru tehnoloģiju un doplera maiņu.

Radars ir kaut kas tāds, kas tiek izmantots mums visapkārt, lai arī parasti tas ir neredzams. Gaisa satiksmes vadība izmanto radaru, lai izsekotu lidmašīnām gan uz zemes, gan gaisā, kā arī lai vadītu lidmašīnas vienmērīgai nolaišanai. Policija izmanto radaru, lai noteiktu garām braucošo autobraucēju ātrumu. NASA izmanto radaru, lai kartētu Zemi un citas planētas, izsekotu satelītus un kosmosa atlūzas un palīdzētu tādās lietās kā dokstacija un manevrēšana. Militārpersonas to izmanto, lai atklātu ienaidnieku un vadītu ieročus.

Meteorologi vētru, viesuļvētru un viesuļvētru izsekošanai izmanto radaru. Daudzos pārtikas preču veikalos jūs pat redzat radara formu, kad durvis atveras automātiski! Acīmredzot radars ir ārkārtīgi noderīga tehnoloģija.

Kad cilvēki izmanto radaru, viņi parasti mēģina veikt vienu no trim lietām:

  • Noteikt objekta klātbūtni no attāluma - Parasti "kaut kas" pārvietojas, piemēram, lidmašīnā, bet radaru var izmantot arī, lai noteiktu stacionārus objektus, kas aprakti pazemē. Dažos gadījumos radars var identificēt arī objektu; piemēram, tas var noteikt atklātā gaisa kuģa tipu.
  • Atklājiet objekta ātrumu - Tas ir iemesls, kāpēc policija izmanto radaru.
  • Kaut ko kartējiet - Kosmosa atspole un riņķojošie satelīti izmanto kaut ko sauc Sintētiskās apertūras radars izveidot detalizētas planētu un pavadoņu virsmas topogrāfiskās kartes.

Visas trīs šīs darbības var veikt, izmantojot divas lietas, kuras jūs, iespējams, pazīstat no ikdienas: atbalss un Doplera maiņa. Šie divi jēdzieni ir viegli saprotami skaņas jomā, jo jūsu ausis katru dienu dzird atbalsi un Doplera maiņu. Radars izmanto tos pašus paņēmienus, izmantojot radioviļņus.

Šajā rakstā mēs atklāsim radara noslēpumus. Apskatīsim skaņu versija vispirms, jo jūs jau esat iepazinušies ar šo jēdzienu.

Atbalss

Kā radars darbojas: radaru

Atbalss ir kaut kas tāds, ko jūs visu laiku piedzīvojat. Ja jūs kliedzat akā vai kanjonā, atbalss atgriežas pēc brīža. Atbalss rodas tāpēc, ka daži skaņas viļņi jūsu kliedzienā atstaro no kādas virsmas (vai nu ūdens urbuma apakšā, vai kanjona siena tālajā pusē) un ceļo atpakaļ pie ausīm. Laika ilgumu starp brīdi, kad kliedzat, līdz brīdim, kad dzirdat atbalsi, nosaka attālums starp jums un virsmu, kas veido atbalsi.

Dziļuma aprēķināšana ar atbalsi

Kad jūs kliedzat akā, jūsu kliedziena skaņa pārvietojas pa aku un atstarojas (atbalsojas) no ūdens virsmas urbuma apakšā. Ja izmērīsit laiku, kas nepieciešams atbalss atgriešanai, un ja zināt skaņas ātrumu, diezgan precīzi var aprēķināt urbuma dziļumu.

Doplera maiņa

Doplera maiņa: persona, kas atrodas aiz automašīnas, dzird zemāku signālu nekā vadītājs, jo automašīna brauc prom. Automašīnas priekšā esošais cilvēks dzird augstāku signālu nekā vadītājs, jo automašīna tuvojas.

Doplera maiņa: persona, kas atrodas aiz automašīnas, dzird zemāku signālu nekā vadītājs, jo automašīna brauc prom. Automašīnas priekšā esošais cilvēks dzird augstāku signālu nekā vadītājs, jo automašīna tuvojas.

Doplera maiņa ir arī izplatīta parādība. Jūs, iespējams, to piedzīvojat katru dienu (bieži to neapzinoties). Doplera nobīde notiek, kad skaņu rada kustīgs objekts vai atstaro to. Doplera maiņa galējībā rada skaņas strēles (Skatīt zemāk). Lūk, kā izprast Doplera maiņu (iespējams, vēlēsities izmēģināt arī šo eksperimentu tukšā stāvvietā). Teiksim, ka pie jums brauc automašīna ar ātrumu 60 jūdzes stundā, un tās skaņas signāls deg. Tu dzirdēsi, kā tuvojoties automašīnai rags spēlē vienu “piezīmi”, bet, kad automašīna tev iet garām, raga skaņa pēkšņi pāriet uz zemāku noti. Tas ir viens un tas pats rags, kas visu laiku skan vienādu skaņu. Dzirdētās izmaiņas izraisa Doplera maiņa.

Lūk, kas notiek. skaņas ātrums pa gaisu autostāvvietā ir fiksēts. Aprēķina vienkāršībai, teiksim, tas ir 600 jūdzes stundā (precīzu ātrumu nosaka gaisa spiediens, temperatūra un mitrums). Iedomājieties, ka automašīna stāv nekustīgi, tā atrodas tieši 1 jūdža attālumā no jums un precīzi vienu minūti savelk savu ragu. Skaņas signāli no skaņas signāla izplatīsies no automašīnas virzienā uz jums ar ātrumu 600 jūdzes stundā. Dzirdēsit sešu sekunžu aizkavi (kamēr skaņa iet 1 jūdžu ar ātrumu 600 jūdzes stundā), kam seko precīzi vienas minūtes skaņas signāls.

Tagad pieņemsim, ka automašīna virzās uz jums ar ātrumu 60 jūdzes stundā. Tas sākas no jūdzes attālumā, un to rags ir precīzi noteikts vienu minūti. Jūs joprojām dzirdēsit sešu sekunžu kavēšanos. Tomēr skaņa tiks atskaņota tikai 54 sekundes. Tas ir tāpēc, ka automašīna pēc vienas minūtes atradīsies tieši blakus jums, un skaņa minūtes beigās jūs saņems acumirklī. Automašīna (no vadītāja viedokļa) joprojām vienu minūti pīkst pie raga. Tā kā automašīna pārvietojas, minūtes skaņas vērtība no jūsu viedokļa tiek iesaiņota 54 sekundēs. Tikpat daudz skaņas viļņu tiek iesaiņoti īsākā laika posmā. Tāpēc to frekvence tiek palielināta, un raga signāls jums izklausās augstāks. Kad automašīna jums iet garām un attālinās, process tiek mainīts un skaņa izplešas, lai aizpildītu vairāk laika. Tāpēc tonis ir zemāks.

Var apvienot atbalss un doplera maiņu šādā veidā. Pieņemsim, ka jūs izsūtāt skaļu skaņu pret automašīnu, kas virzās uz jums. Daži no skaņas viļņiem atsitīsies no automašīnas (atbalss). Tā kā automašīna virzās uz jums, skaņas viļņi tomēr būs saspiests. Tāpēc atbalss skaņai būs augstāks skaņas signāls nekā sākotnējai jūsu nosūtītajai skaņai. Izmērot atbalss augstumu, varat noteikt, cik ātri automašīna brauc.

Skaņas trieciens

Kamēr mēs runājam par skaņu un kustību, mēs varam saprast arī skaņas uzplaukumu. Saka, ka automašīna pārvietojās pret jums tieši ar skaņas ātrumu - apmēram 700 jūdzes stundā. Automašīna pūš tā ragu. Skaņas signāla radītie skaņas viļņi nevar pārsniegt skaņas ātrumu, tāpēc gan automašīna, gan skaņas signāls nāk pie jums ar ātrumu 700 jūdzes stundā, tāpēc visa skaņa, kas nāk no automašīnas, "sakrājas". Jūs neko nedzirdat, bet redzat, kā tuvojas automašīna. Tieši tajā pašā brīdī ierodas automašīna, tātad arī visa tās skaņa, un tā ir skaļa! Tas ir skaņas uzplaukums.

Tāda pati parādība notiek, kad laiva cauri ūdenim pārvietojas ātrāk nekā viļņi šķērso ūdeni (ezerā viļņi pārvietojas ar ātrumu, iespējams, 5 jūdzes stundā - visi viļņi pārvietojas caur savu vidi ar noteiktu ātrumu). Viļņi, kurus laiva rada, "sakraujas" un veido V formas priekšgala vilni (pamodinājumu), ko redzat aiz laivas. Priekšgala vilnis ir patiešām skaņas uzplaukums. Tā ir visu laivu radīto viļņu kombinācija. Modināšana veido V formu, un V leņķi kontrolē laivas ātrums.

Izpratne par radaru

Pa kreisi: Antenas Goldstone dziļo kosmisko sakaru kompleksā (daļa no NASA dziļā kosmosa tīkla) palīdz nodrošināt radiosakarus NASA starpplanētu kosmosa kuģiem. Pa labi: Virsmas meklēšanas radars un gaisa meklēšanas radars ir uzstādīti uz vadāmas raķešu iznīcinātāja priekšējās daļas.

Pa kreisi: Antenas Goldstone dziļo kosmisko sakaru kompleksā (daļa no NASA dziļā kosmosa tīkla) palīdz nodrošināt radiosakarus NASA starpplanētu kosmosa kuģiem. Pa labi: Virsmas meklēšanas radars un gaisa meklēšanas radars ir uzstādīti uz vadāmas raķešu iznīcinātāja priekšējās daļas.

Mēs esam redzējuši, ka skaņas atbalsi var izmantot, lai noteiktu, cik tālu kaut kas atrodas, un esam arī redzējuši, ka mēs varam izmantot atbalss Doplera maiņu, lai noteiktu, cik ātri kaut kas notiek. Tāpēc ir iespējams izveidot "skaņas radaru", un tas ir tieši tas sonārs ir. Zemūdenes un laivas visu laiku izmanto hidrolokatoru. Jūs varētu izmantot tos pašus principus ar skaņu gaisā, bet skaņai gaisā ir dažas problēmas:

  • Skaņa nevirzās ļoti tālu - varbūt tikai jūdze.
  • Gandrīz visi var dzirdēt skaņas, tāpēc "skaņas radars" noteikti traucē kaimiņus (lielāko daļu šīs problēmas varat novērst, izmantojot dzirdamas skaņas vietā ultraskaņu).
  • Tā kā skaņas atbalss būtu ļoti vājš, iespējams, ka to būtu grūti noteikt.

Tāpēc radars skaņas vietā izmanto radioviļņus. Radioviļņi tālu ceļo, ir neredzami cilvēkiem un ir viegli uztverami pat vājā laikā.

Ņemsim tipisku radaru komplektu, kas paredzēts lidmašīnu noteikšanai lidojuma laikā. Radara komplekts ieslēdz savu raidītāju un izšauj īsu augstas intensitātes radioviļņu sēriju. Pārrāvums varētu ilgt mikrosekundi. Pēc tam iestatītais radars izslēdz savu raidītāju, ieslēdz uztvērēju un klausās atbalsi. Radara komplekts mēra laiku, kas nepieciešams atbalss saņemšanai, kā arī atbalss Doplera maiņu. Radioviļņi pārvietojas ar gaismas ātrumu, aptuveni 1000 pēdas mikrosekundē; tāpēc, ja radaru komplektam ir labs ātrgaitas pulkstenis, tas var ļoti precīzi izmērīt lidmašīnas attālumu. Izmantojot īpašu signālu apstrādes aprīkojumu, radaru komplekts var ļoti precīzi izmērīt arī Doplera maiņu un noteikt lidmašīnas ātrumu.

Zemes radaros ir daudz vairāk traucējumu nekā gaisa radaros. Kad policijas radars izšauj pulsu, tas atbalsojas no visa veida objektiem - žogiem, tiltiem, kalniem, ēkām. Vienkāršākais veids, kā noņemt visu šāda veida jucekli, ir to filtrēt, atzīstot, ka tas nav Doplera pārbīdīts. Policijas radars meklē tikai Doplera nobīdītos signālus, un, tā kā radara stars ir cieši fokusēts, tas skar tikai vienu automašīnu.

Policija tagad izmanto lāzera tehniku, lai izmērītu automašīnu ātrumu. Šo paņēmienu sauc lidars, un radioviļņu vietā tā izmanto gaismu. Informāciju par lidar tehnoloģijām skatiet Radaru detektoru darbība.

Lai iegūtu papildinformāciju par radaru un tā lietojumiem, apskatiet saites nākamajā lapā.

Kā Radars Darbojas


Video Papildinājums: Audriņu radars.




Pētniecība


Cilvēka Ķermeņa Daļa, Kas Paklupusi, Atklāja Leonardo Da Vinči
Cilvēka Ķermeņa Daļa, Kas Paklupusi, Atklāja Leonardo Da Vinči

Ikdienas Dzēriens Var Samazināt Insulta Risku Sievietēm
Ikdienas Dzēriens Var Samazināt Insulta Risku Sievietēm

Zinātne Ziņas


Kā Geju Onkuļi Nodod Gēnus
Kā Geju Onkuļi Nodod Gēnus

Vai Lielā Baltā Haizivs Tiešām Iekļuva Longailendas Skaņā?
Vai Lielā Baltā Haizivs Tiešām Iekļuva Longailendas Skaņā?

Amoebae Dod Melnām Nāves Baktērijām Drošu Vietu, Kur Paslēpties
Amoebae Dod Melnām Nāves Baktērijām Drošu Vietu, Kur Paslēpties

Vaļu Haizivju Kopīgo Mielastu Reģistrs
Vaļu Haizivju Kopīgo Mielastu Reģistrs

Kāpēc Izlietnes Ēd Floridā
Kāpēc Izlietnes Ēd Floridā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2024 LV.WordsSideKick.com