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雷達(dá)的原理簡介
2013-03-08
雷達(dá)仍是當(dāng)前用來檢測移動(dòng)物體最普通方法。雷達(dá)英文為RADAR，是Radio Detection And Ranging的縮寫。所有利用雷達(dá)波來檢測移動(dòng)物體速度的原理，其理論基礎(chǔ)皆源自于[多普勒效應(yīng)]，此原理是在19世紀(jì)一位澳地利物理學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)像，后來世人為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，就以他的名字來為該原理命名。
多普勒的理論基礎(chǔ)為時(shí)間。波是由頻率及振幅所構(gòu)成。當(dāng)無線電波在行進(jìn)的過程中，碰到物體時(shí)會(huì)被反射，而且其反射回來的波，其頻率及振幅都會(huì)隨著所碰到的物體的移動(dòng)狀態(tài)而改變。若無線電波所碰到的物體是固定不動(dòng)的，那么所反射回來的無線電波其頻率是不會(huì)改變的。然而，若物體是朝著無線電波發(fā)射的方向前進(jìn)時(shí)，此時(shí)所反射回來的無線電波會(huì)被壓縮，因此該電波的率頻會(huì)隨之增加；反之，若物體是朝著遠(yuǎn)離無線電波方向行進(jìn)時(shí)，則反射回來的無線電波，其頻率則會(huì)隨之減小。下圖為多普勒雷達(dá)（Doppler Radar）的基本原理圖標(biāo)：
測速雷達(dá)所應(yīng)用的原理，就是可以檢測到發(fā)射出無線電波，及反彈回來的無線電波其間的頻率變化。由這兩個(gè)不同頻率的差值，便可以依特定的比例關(guān)系，而計(jì)算出該波所碰撞到的物體的速度。也許大家還是無法體會(huì)什么是[多普勒效應(yīng)]，但每個(gè)人在日常生活中應(yīng)該都有聽過[多普勒效應(yīng)]。例如：當(dāng)火車鳴笛或救護(hù)車的警報(bào)聲一直朝著你接近時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音會(huì)一直在變化，這就是所謂的[多普勒效應(yīng)]，此例子是生活中最常見的例子，因?yàn)楫?dāng)聲波一直朝著你接近時(shí)，該聲波的頻率會(huì)一直增加，所以聽到的聲音才會(huì)一直變。這跟測速雷達(dá)所用到的原理是一樣的，只不過測速雷達(dá)所使用的不是聲波，而是無線電波。
由于測速雷達(dá)總是檢測到一個(gè)較強(qiáng)的反射電波后，才計(jì)算出該移動(dòng)物體（車子）的速度；而通常體積較大的物體其反射的電波也較強(qiáng)，離發(fā)射電波較近的物體，其所反射的電波也會(huì)較強(qiáng)。根據(jù)這個(gè)原理，若有兩輛大小相同的車子，同樣都是超速時(shí)，測速雷達(dá)只會(huì)檢測到開在較前面車子的速度；若有一輛未超速的大卡車開在前方，而另一輛已超速的小客車開在后方時(shí)，測速雷達(dá)是無法檢測出該小客車已超速，除非該小客車已經(jīng)超越了大卡車而繼續(xù)超速。
由上圖可知大型拖車最容易被檢測到速度，只要在400米的范圍，都可以被檢測。
雷達(dá)測速的基本原理，其實(shí)是由車輛所反射回來的電波來計(jì)算車速，那么在道路上一些不會(huì)動(dòng)的物體，如路標(biāo)、路燈等的體積都很小，尚不會(huì)對雷達(dá)電波生成太多的影響，但如果是一些較大的物體，如建筑物、停在路旁的大卡車，或是高速公路上一些路段的大型路標(biāo)、廣告板等，這些物體就一定會(huì)影響到雷達(dá)電波的反射，也就是說即使路上沒有車輛經(jīng)過，所使用的測速雷達(dá)還是會(huì)檢測到一些數(shù)據(jù)，只是這些數(shù)據(jù)可能速度都是0而已。理想的測速照相地點(diǎn)，應(yīng)該位于空曠無阻礙且沒有大型反射物的道路上；在開始測速之前，選擇地點(diǎn)是相當(dāng)重要的；操作員在開始前，必須在車流前，選擇一視線良好的位置，該視線上不能有如[公交車站]、[大型路標(biāo)]、[金屬棚欄]、[防撞護(hù)欄]等物體。另外，使用測速雷達(dá)時(shí)，不能在道路的中央分隔島上使用，只能在道路兩旁使用。
根據(jù)法律認(rèn)可的都卜勒原理，由于雷達(dá)發(fā)射和接收共用一個(gè)天線，且運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向與天線法線方向相一致，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的都卜勒頻率fd符合下列關(guān)系式。
來源：電能質(zhì)量分析儀 http://www.kafenchem.com/
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