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    告訴你雷達是如何測速的!


    作者:來淶科技時間:2017-05-19 16:44瀏覽:

      在日常生活中,我們可能發現,當飛馳的火車向我們靠近時,汽笛聲會越來越尖銳刺耳;當火車遠離時,汽笛聲會越來越低沉。19世紀時,奧地利科學家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時,留意了這一現象。經過認真思考,他首先提出了這一理論:聲波頻率在聲源移向觀察者時變高,在聲源遠離觀察者時變低,“這種由于聲源運動而引起音調變化的現象,在物理學上被稱為多普勒效應。”這種現象該如何解釋呢?

    告訴你雷達是如何測速的!

      原來我們耳朵聽到的“音調”是由聲音的頻率(每秒鐘聲源振動的次數)決定的,頻率高的音調就尖銳,頻率低的音調就低沉。當波源和觀察者相對靜止時,1秒內通過觀察者耳朵的波峰的數目(頻率)是一定的,觀察者聽到的頻率等于波源振動的頻率。也就是說,聽到的是“原聲”。當波源向觀察者快速運動(或觀察者向波源快速運動)時,1秒內通過觀察者耳朵的波峰數目就會增加,這時觀察者聽到的聲音頻率增加,頻率高的聲波音調就尖銳一些;反之,當波源和觀察者互相遠離時,觀察者聽到的頻率變小,頻率小的聲波音調就低沉。其實,,這時波源發出的聲音頻率始終如一,但在運動中觀察者耳朵接收到的頻率卻發生了變化,這就是“多普勒效應”的簡單原理。多普勒效應適用于所有類型的波,包括光波、電磁波甚至機械波。

    有趣的是,雷達測速儀也正是根據多普勒效應的原理研制出來的。我們知道,小汽車可以開得很快,可是為了保證安全,在某些路段上,交通警察要對車速進行限制。那么,在汽車快速行進時,交通警察是怎樣知道它們行駛的速度呢?最常用的測速儀器叫雷達測速儀,它的外形很像一支大型信號槍,它也有槍筒,手柄、扳機等部件,在槍的后面有一排數碼管。把槍口對準行駛的車輛,一扣扳機,一束微波就射向行駛中的車輛。微波是波長很短的無線電波,微波的方向性很好,速度等于光速。微波遇到車輛立即被反射回來,再被雷達測速儀接收。這樣一來一回,不過幾十萬分之一秒的時間,數碼管上就會顯示出所測車輛的車速。

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      它所依據的原理依然是“多普勒效應”。雷達測速儀發出一個特定頻率的脈沖微波,如果微波射在靜止不動的車輛上,被反射回來,它的反射波頻率不會改變。反之,如果車輛在行駛,而且速度很快,那么,根據多普勒效應,反射波頻率與發射波的頻率就不相同。通過對這種微波頻率微細變化的精確測定,求出頻率的差異,通過電腦就可以換算出汽車的速度了。當然,這一切都是自動進行的。

      公路上的雷達測速儀測速范圍大約在每小時24公里到199公里之間,測速范圍比較大,精確度也相當高,車速在每小時100公里時,誤差不會超過1公里/小時。

      測速雷達朝向公路,可以測量車速,如果指向天空,就可以測云層的高度,測云層的速度。當然,要測幾十公里外,甚至上百公里外的飛機,也是這個原理,只不過要向它掃描的空間連續發射微波束,這些微波束遇到飛機再反射回來,已經極其微弱了,要想把它接收到,分辨清并計算出來,就很困難了,這就需要一個龐大的靈敏的雷達。

      除了用微波雷達測速之外,還有一種激光測速儀,因為激光的頻率更高,波長更短,準確性更強,測量也更精密。當然,接收反射波的難度也更大一些。但是,其工作原理仍然是多普勒效應。



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