كيف يعمل رادار دوبلر؟

اكتشاف واحد يستخدم في مجموعة متنوعة من الطرق هو تأثير دوبلرعلى الرغم من أن الاكتشاف العلمي يبدو للوهلة الأولى غير عملي إلى حد ما.

يتعلق تأثير دوبلر بكل ما يتعلق بالموجات ، والأشياء التي تنتج تلك الموجات (المصادر) ، والأشياء التي تستقبل تلك الموجات (المراقبين). تقول بشكل أساسي أنه إذا كان المصدر والمراقب يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض ، فإن تردد الموجة سيكون مختلفًا بالنسبة لهما. هذا يعني أنه شكل من أشكال النسبية العلمية.

في الواقع هناك مجالان رئيسيان حيث تم تعزيز هذه الفكرة إلى نتيجة عملية ، وانتهى كل منهما بالمقبض من "رادار دوبلر". من الناحية الفنية ، رادار دوبلر هو ما يستخدمه ضابط الرادار "مسدسات الرادار" لتحديد سرعة المحرك مركبة. شكل آخر هو رادار Pulse-Doppler الذي يستخدم لتتبع سرعة هطول الأمطار ، وعادة ما يعرف الناس المصطلح المستخدم في هذا السياق أثناء تقارير الطقس.

يعمل رادار دوبلر بإرسال حزمة من الاشعاع الكهرومغناطيسي موجات مضبوطة على تردد دقيق عند جسم متحرك. (يمكنك استخدام رادار Doppler على كائن ثابت ، بالطبع ، ولكنه غير مثير للاهتمام إلى حد ما ما لم يتحرك الهدف.)

عندما تصطدم موجة الإشعاع الكهرومغناطيسي بالجسم المتحرك ، فإنها "ترتد" مرة أخرى نحو المصدر ، الذي يحتوي أيضًا على جهاز استقبال بالإضافة إلى جهاز الإرسال الأصلي. ومع ذلك ، بما أن الموجة تنعكس من الجسم المتحرك ، فإن الموجة تتغير كما هو موضح في تأثير دوبلر النسبي.

في الأساس ، يتم التعامل مع الموجة التي تعود باتجاه مسدس الرادار على أنها موجة جديدة تمامًا ، كما لو كانت قد انبعثت بواسطة الهدف الذي ارتد منه. الهدف يتصرف بشكل أساسي كمصدر جديد لهذه الموجة الجديدة. عندما يتم استقبالها في البندقية ، فإن هذه الموجة لها تردد مختلف عن التردد عندما تم إرسالها في الأصل نحو الهدف.

منذ الإشعاع الكهرومغناطيسي كان على تردد دقيق عند إرساله وهو على تردد جديد عند عودته ، يمكن استخدامه لحساب السرعة ، الخامسمن الهدف.

عند مشاهدة الطقس ، فإن هذا النظام هو الذي يسمح بتصوير دوامات لأنماط الطقس ، والأهم من ذلك ، تحليل مفصل لحركتها.

لا يسمح نظام رادار Pulse-Doppler بتحديد السرعة الخطية فقط ، كما هو الحال في مسدس الرادار ، ولكنه يسمح أيضًا بحساب السرعات الشعاعية. ويتم ذلك عن طريق إرسال نبضات بدلاً من أشعة الإشعاع. يسمح التحول ليس فقط في التردد ولكن أيضًا في الدورات الحاملة للمرء بتحديد هذه السرعات الشعاعية.

لتحقيق ذلك ، يلزم التحكم الدقيق في نظام الرادار. يجب أن يكون النظام في حالة متماسكة تسمح باستقرار مراحل نبضات الإشعاع. عيب واحد في ذلك هو أن هناك سرعة قصوى لا يمكن لنظام نبض دوبلر فوقها قياس السرعة الشعاعية.

لفهم هذا ، ضع في اعتبارك موقفًا حيث يتسبب القياس في تحول مرحلة النبض بمقدار 400 درجة. رياضيا ، هذا مطابق لتحول 40 درجة ، لأنه مر بدورة كاملة (360 درجة كاملة). تسمى السرعات التي تسبب تحولات مثل هذه "السرعة العمياء". إنها وظيفة النبض تكرار تكرار الإشارة ، لذلك من خلال تغيير هذه الإشارة ، يمكن لأخصائيي الأرصاد الجوية منع هذا للبعض الدرجة العلمية.

حررت بواسطة آن ماري هيلمينستين ، د.