多普勒原理

多普勒原理在日常生活中，我们会注意到远处迎面驶来发出警报声的警车在离你越近时，汽笛声的音调越高。从警车到达你所在位置开始，音调开始降低，而当警车离开你后，所听到的音调会越来越低，这种现象就称为多普勒效应演示图这样解释这种现象的：朝你驶来的警车发出的声波对你而言稍微压缩从而相对集中，这时你听到的声音波长短于该声源静止时的波长（而短波音调是高的）。相反，离你而去的声源的声波稍微扩散，这时你听到的波长比该声源静止时的波长长（长波音调是低的）多普勒原理一．波源静止，观察者相对于媒质运动Sv1uv0O当观察者O向着波源运动时（v0＞0）时，在单位时间内，原来处在观察者处的波面向右移动u的距离，同时观察者自己向左移动了v0距离。这就相当于波通过观察者的总距离为（u+v0）因此，在单位时间内，观察者接收到的“完整波”数目等于（u+v0）距离内的完整波数目，即观察者收到的频率为这表明，当观察者以速度v0向着静止波源运动时，接收到的频率为波源频率的(1+v0/u)倍uvuTvuvu00001二、观察者静止，波源相对于媒质运动当波源向观察者运动（v1＞0，且v1＜u)时，波源在同一个周期T内运动了v1T距离，也就是波长比原来缩短了v1T，所以通过观察者所在位置点的波长为λ'＝λ－v1T其中λ为波源相对于媒质静止时的波长如下图uTv1TSv1λ'λ所以在单位时间内，观察者接收到的频率，即“完整波”的数目为其中υ1=1/T为波源频率。可见，当v1＞0，且v1＜u时，观察者接收到的频率大于波源频率，为其u/（u－v1）倍。1111'0vuuTvuuTvuu三机车多普勒雷达传感器测速的实现从雷达发射机发出的电磁波到达地面的某一定点（观察点），由于机车的运动产生第一次频移:f1＝u/λ'=c/(c-v)T0=cf0/(c-v)⊿f1=f1-f0=vf0/(c-v)其中，f1为定点接收到的电磁波频率，f0为雷达发出电磁波的频率，v为机车的运行速度，c为电磁波在空气中传播的速度把接收到电磁波的地面定点作为发射源，因此反射回的电磁波由于雷达接收机的运动而发生第二次多普勒频移：f2=f1(1+v/c)=cf0/(c-v)(1+v/c)=f0(c+v)/(c-v)⊿f2=f2-f0=2vf0/(c-v)反推v＝c⊿f2/(2f0+⊿f2)因为电磁波的发射有一发射角θ，所以上式修改为：v＝c⊿f2/(2f0+⊿f2)cosθ雷达测速原理利用多普勒频率变化技术来测量移动车辆的速度，这项技术是基于多普勒原理建立起来的，即雷达把微波发射到一个移动的物体上时，将会反射回一个与目标速度成比例的雷达信号，内部的硬件电路将该信号进行处理后得到一个频率的变化，通过DSP（数字信号处理）技术处理后便得到目标速度。雷达系统分为四个主要部分①发射机和接收机;②多普勒处理;③天线控制;④杂波预测和跟踪。发射机和接收机内部置有高度稳定的主振荡器提供频率参考,以测量多普勒频移。多普勒处理包括主波束杂波滤波和对相应目标回波信号的分析。扫描天线和天线伺服回路采集多普勒回波信号。杂波预测的目的是预测和定位主波束杂波。预测杂波信号和实际杂波信号之间的任何误差均由杂波跟踪器来敏感,把预测值和测量误差结合起来,便是修正多普勒频率的量度。