18新利最新登入雷达的工作原理

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照片礼貌国防部

雷达是使用在我们周围,虽然它通常是无形的。空中交通管制使用雷达跟踪飞机在地面和空气,并指导飞机平稳着陆。警察用雷达发现过往司机的速度。美国宇航局使用雷达地图地球和其他行星,跟踪卫星和空间碎片和协助对接和操纵。军队用它来探测敌人和指导武器。

气象学家使用雷达跟踪风暴,飓风龙卷风。甚至你看到一种雷达在许多杂货店的门自动打开!显然,雷达是一种非常有用的技术。

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当人们使用雷达,他们通常要完成的三件事之一:

  • 检测物体距离的存在“东西”——通常是移动,像一架飞机,但雷达也可以用来探测静止物体埋地下。在某些情况下,雷达可以识别一个物体;例如,它可以识别飞机已检测到的类型。
  • 检测物体的速度——这就是为什么警察使用雷达。
  • 地图上的东西- - -航天飞机和轨道卫星使用所谓的合成孔径雷达创建详细的地形地图行星和卫星的表面。

所有这三个动作可以使用完成两件事你可能熟悉日常生活:回声多普勒频移。这两个概念很容易理解的声音,因为你的耳朵听到回声,每天多普勒频移。使用雷达利用相同的技术无线电波

在这篇文章中,我们会发现雷达的秘密。让我们看一下声音第一个版本,因为你已经熟悉这个概念。

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回声

回声是你的经验。如果你喊到一个或一个峡谷,回声回来一会。回声是因为一些你喊的声波反射的表面(水的底部或峡谷壁远端)和旅行回到你的耳朵。之间的时间的时刻你喊,你听到回声是由你和表面之间的距离,创造了回声。

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多普勒频移

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多普勒频移:背后的人车比司机听到音调较低,因为车是远离。前面的人汽车听到音调高于司机,因为车是接近。

多普勒频移也是常见的。你可能每天经验(通常没有意识到)。多普勒频移时所产生的声音,或反射,一个移动的对象。多普勒频移的极端的创建音爆(见下文)。这是如何理解多18新利最新登入普勒频移(你也可以试试这个实验在空旷的停车场上)。假设有一辆车朝你以每小时60英里(英里/小时)和喇叭的刺耳。你会听到喇叭玩一个“注意”随着汽车的临近,但当车通过你的声音会突然转向角较低的注意。这是相同的角犯同样的声音。你听到的是由多普勒频移引起的变化。

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这是发生了什么。的声速通过空气在停车场是固定的。简单的计算,假设是600英里每小时(确切的速度取决于空气的压力,温度和湿度)。想象,车是静止的,正是1英里远离你,亲爱的的角一分钟。角将传播的声波从车里向你每小时600英里的速度。你将听到的是一个六秒钟的延迟(虽然声音1英里每小时600英里)传播之后,整整一分钟的声音。

假设汽车正朝着你每小时60英里。它开始从一英里外和亲密的人是角的一分钟。你仍然会听到六秒钟的延迟。18新利最新登入然而,声音只会为54秒。这是因为汽车旁边你一分钟后,最后的声音瞬间到达你。汽车(从驾驶员的角度来看)仍然是刺耳的喇叭一分钟。因为车是移动,然而,那一刻的声音被挤进54秒从你的角度18新利最新登入看。相同数量的声波打包到一个更小的时间。因此,他们的频率增加,角的语气听起来更高。当汽车通过你和移动,这个过程是逆转,声音扩展填充更多的时间。 Therefore, the tone is lower.

你可以用以下方式结合回波和多普勒频移。说你发出大的声音向一辆车向你。一些声波反弹汽车(回声)。然而,因为汽车正朝着你的声波18新利最新登入压缩。因此,回声的声音将会有一个更高的音调比原来的声音你送。如果你测量回声的球场,你可以确定车开得有多快。18新利最新登入

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了解雷达

左:天线在戈德斯通深空通信复杂(NASA的深空探测网的一部分)帮助为美国航空航天局的星际飞船提供无线电通讯。右:水面搜索雷达和空中搜索雷达安装在前桅的一艘导弹驱逐舰。”width=
左:天线在戈德斯通深空通信复杂(NASA的深空探测网的一部分)帮助为美国航空航天局的星际飞船提供无线电通讯。 右:水面搜索雷达和空中搜索雷达安装在前桅的一艘导弹驱逐舰。
照片礼貌美国国家航空航天局(左),国防部(右)

我们已经看到声音的回声可以用来确定距离的东西,我们也看到,我们可以利用回波的多普勒频移来确定是开得有多快。18新利最新登入因此可以创建一个“声音雷达”,而这正是声纳是多少。潜艇和船只使用声纳。你可以使用相同的原则和空气中的声音,但声音在空气中有几个问题:

  • 声音不旅行到很远的地方,也许在最一英里。
  • 几乎所有人都能听到声音,所以“声雷达”肯定会打扰到邻居(你可以消除这个问题,大多数人使用超声波而不是可听见的声音)。
  • 因为声音很微弱的回声,很可能很难检测到。

因此雷达使用无线电波相反的声音。无线电波传播,人类是看不见的,很容易检测,即使他们是微弱的。

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让我们来设计一套典型的雷达检测飞机飞行。雷达装置打开发射机和芽短,高强度的高频无线电波。破裂可能最后一微秒。雷达设置然后关闭它的发射机,接收机和监听回声。措施设置的雷达回波到达时间,以及回波的多普勒频移。无线电波以光速旅行,大约1000英尺/微秒;如果雷达装置具有良好的高速时钟,它可以准确测得的距离飞机。使用特殊的信号处理设备,雷达装置也可以非常精确地测量多普勒频移和确定飞机的速度。

在地面雷达,还有很多潜在的干扰比基于air的雷达。当一个警察雷达拍摄了一个脉冲,它呼应的各种对象——栅栏,桥梁山,建筑。最简单的方法删除所有这种杂乱的被过滤出来。认识到这不是因都卜勒频移警方的雷达信号,看起来只有因都卜勒频移和因为雷达波束紧密关注这只打一辆车。

目前警方正在使用激光技术来测量汽车的速度。这种技术被称为激光雷达,它使用而不是无线电波。看到18新利最新登入雷达探测器的工作原理激光雷达18luck手机登录技术的信息。

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