雷達(dá)對于現(xiàn)代戰(zhàn)爭就好比一雙千里眼,它能夠監(jiān)測敵軍動態(tài),同時(shí)為精準(zhǔn)的打擊提供支持。
目前,據(jù)說美俄已經(jīng)具備可探測距離達(dá)到6000公里以上的雷達(dá),這么遠(yuǎn)的距離雷達(dá)到底是如何實(shí)現(xiàn)探測的呢?
說到雷達(dá)呢?我們先來看一下這個詞是什么意思?雷達(dá)是一個英譯詞,英文單詞就叫Radar,翻譯過來就是無限探測與測距。正如這個名字中的關(guān)鍵詞所言,雷達(dá)的主要功能就是兩個:探測和測距。
今天我們就來具體說一說,雷達(dá)到底是怎么實(shí)現(xiàn)探測和測距這兩個功能?
大家在中學(xué)的物理學(xué)中都學(xué)過一種現(xiàn)象叫做回聲。當(dāng)我們沖著山谷吼一嗓子的時(shí)候,過一會就能聽見自己的回聲了。這是因?yàn)槲覀兊穆曇簦?jīng)過反射之后,再一次回到了我們的耳朵里。
其實(shí)雷達(dá)具備的探測功能,實(shí)際上原理與回聲類似。雷達(dá)裝置中有一個發(fā)射機(jī),作用就是不斷發(fā)射電磁波。我們說的光其實(shí)也是一種電磁波,只不過與雷達(dá)的電磁波頻率和波長不同而已。發(fā)射機(jī)發(fā)出的電磁波在空中,如果遇到障礙就會反射。雷達(dá)上還有一個接收器,接收器能夠接收反射回來的電磁波,這些反射回來的電磁波經(jīng)過信號處理,最終顯示在顯示器上,人就能夠發(fā)現(xiàn)空中的飛行物,這就是雷達(dá)探測的最基本原理。
但問題就來了,基本的原理就是這么簡單,那雷達(dá)到底是如何進(jìn)行具體的距離和速度計(jì)算呢?
先說如何測量距離吧。假設(shè)雷達(dá)放置在A點(diǎn),空中的飛機(jī)在B點(diǎn),電磁波從A出發(fā),到達(dá)B點(diǎn)后被反射,最終再返回到A點(diǎn)。這一過程經(jīng)歷的時(shí)間是可以計(jì)算的,我們假設(shè)時(shí)間為t電磁波的速度就是光速,v=299792458米每秒,所以電磁波經(jīng)過的距離就是vt。而這一距離又實(shí)際上是兩倍的A與B之間的距離,所以AB的距離就等于1/2vt。
再來看速度如何測量。我們來看一般的速度測量方法,如果要知道一輛車的運(yùn)動速度,我們先讓車跑一段距離,然后記住車的運(yùn)動時(shí)間,用距離除以時(shí)間就是速度。但是對于雷達(dá)來講,它的測量不能通過距離和時(shí)間的關(guān)系來進(jìn)行速度測量,而是通過多普勒效應(yīng)。
什么是多普勒效應(yīng)?專業(yè)的解釋是波在波源移向觀察者時(shí)接收頻率變高,而在波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)接收頻率變低,實(shí)際上我們在生活中經(jīng)常遇到多普勒效應(yīng)。
一輛鳴笛的車在駛近你的時(shí)候,你會覺得聲音越來越尖銳,在遠(yuǎn)離你的時(shí)候,你會覺得聲音越來越低沉,這里的尖銳,實(shí)際上表示聲音的頻率越來越高,而低沉就表示聲音的頻率越來越低。也就是說呢,接收者接收到的聲音的頻率實(shí)際上是與聲源的移動速度是有關(guān)系的。
電磁波也具有多普勒效應(yīng),如果飛機(jī)此時(shí)是飛向雷達(dá)方向,那么反射電磁波的頻率就會增加,我們根據(jù)頻率的變化,就能夠推測出飛機(jī)的運(yùn)動速度。相反,飛機(jī)遠(yuǎn)離而去的話,反射電磁波的頻率就會降低。
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