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雷達(dá)測(cè)速傳感器工作原理


大家都有這樣的體驗(yàn):當(dāng)鳴笛的火車迎面開過來的時(shí)候,我們聽到的笛聲音調(diào)是由低到高的;在火車急弛而過向遠(yuǎn)離我們的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),我們聽到的笛聲音調(diào)是由高到低的。火車行駛的速度越快,我們聽到笛聲音調(diào)的高低變化也就越明顯。這種音調(diào)變化實(shí)際上是由于火車與人之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),聲源(車笛)對(duì)空氣介質(zhì)振動(dòng)的頻率偏移了聲源本身的振動(dòng)頻率所引起的。它首先被奧地利物理學(xué)家多卜勒(Doppler)在1842年發(fā)現(xiàn)。所以,人們就將這種現(xiàn)象按照科學(xué)家的名字命名為多卜勒效應(yīng)。

上面的例子說明了多卜勒效應(yīng)在音頻范圍內(nèi)存在的事實(shí)。實(shí)際上,多卜勒效應(yīng)在電磁波范圍內(nèi)也是存在的。并且人們?cè)缫炎C明:當(dāng)物體相對(duì)微波信號(hào)源運(yùn)動(dòng)時(shí),有下面的關(guān)系式成立:

f0′= f0+(2V/C)f0                            (1)

 

式中  f0′為反射信號(hào)的頻率;

      f0為微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率;

      V為運(yùn)動(dòng)物體的徑向速度分量;

      C為電磁波在空間的傳播速度。

從(1)式中可以看出,接收到的反射信號(hào)頻率f0′是由兩部分組成的,第一項(xiàng)是由微波源產(chǎn)生的發(fā)射頻率f0;第二項(xiàng)就是由物體運(yùn)動(dòng)引起反射信號(hào)的多卜勒頻移。這個(gè)頻移量就叫做多卜勒頻率。通常用字母發(fā)fd來表示,于是

 

fd = (2V/C) f0                                     2

其中雷達(dá)發(fā)射頻率f0和電磁波傳播的速度C是不變的。因此,當(dāng)f0選定之后,多卜勒頻率的大小只與物體相對(duì)微波源的運(yùn)動(dòng)速度成正比例關(guān)系,只要我們把反映目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息的多卜勒頻率fd找到,再經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?,就可測(cè)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。

上面是假定當(dāng)微波源處于靜止不動(dòng),而物體相對(duì)微波源移動(dòng)時(shí)的情形;反之,當(dāng)物體處于靜止不動(dòng),而微波源相對(duì)物體移動(dòng)時(shí),上面的結(jié)果也是成立的。也就是說,只要兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),多卜勒效應(yīng)就會(huì)發(fā)生。              








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