Was ist digitaler Doppler?

Digital Doppler ist eine Signalverarbeitungstechnik, die den Doppler -Effekt verwendet, um die Geschwindigkeit von Objekten zu berechnen.Ursprünglich entwickelte das Militär digitale Doppler -Techniken für Radare, mit denen Ziele verfolgt, gesucht und beleuchtet wurden.Da die Kosten für das digitale Computer abnahmen, sind zivile Anwendungen von Doppler-Radaren häufig geworden, wie die wesentliche Rolle des Impuls-Doppler-Radars bei der Wettervorhersage.Digitale Doppler -Bildgebungstechniken werden auch zunehmend in verschiedenen medizinischen Bereichen eingesetzt.

Der Doppler -Effekt ist im Wesentlichen die Änderung der Frequenz eines Signals, das sich durch ein in Bewegungsziel reflektierter Ziel widerspiegelt.Die Frequenz eines Signals, das sich von einem Objekt, das sich in Richtung eines Beobachters bewegt, reflektiert wird, ist höher als die Frequenz des ursprünglichen Signals.Die Frequenz eines Signals, das sich von einem Objekt, das sich von einem Beobachter enthält, reflektiert wird, ist niedriger als die Frequenz des ursprünglichen Signals.Dieses Doppler -Verschiebungsphänomen kann als Signalfrequenz in Bezug auf das ursprüngliche Signal im Laufe der Zeit zunimmt oder abnimmt.Die nachfolgenden Frequenzänderungen werden verwendet, um die Geschwindigkeit eines Objekts in Bezug auf den Beobachter zu berechnen.In seiner einfachsten Form emittiert ein Doppler -Radar eine elektromagnetische Welle bei einem Ziel.Bei Kontakt ist die Welle verteilt und ein Teil der Welle wird wieder zum Radar reflektiert.Ein digitaler Doppler -Receiver -Computer probiert die reflektierte Welle ab und berechnet die Phasenverschiebung aus der emittierten Welle, wodurch die Änderung der Frequenz bestimmt wird.Die Geschwindigkeit des Objekts kann aus den Frequenzänderungen berechnet werden, obwohl der Bereich und die Lagerung des Ziels nicht bestimmt werden können.

Wie sich die Geschwindigkeit und Speichergröße von Computern verbessert hat, hat sich ihre Fähigkeit, weitere Informationen aus Doppler -Verschiebungen zu verarbeiten.Zum Beispiel können schnellere Computer die Informationen aus der schnellen Emission von Mikrowellenimpulsen anstelle eines einfachen kontinuierlichen Wellensignals verwalten.Die zeitliche Verzögerung für einen Impuls, der von einem Ziel zurückprallt, kann sowohl berechnet werden als auch die Stärke des zurückgegebenen Signals.Auf diese Weise kann die Position und Dichte des Ziels in Verbindung mit seiner relativen Geschwindigkeit bestimmt werden.Typischerweise scannen diese Impuls-Doppler-Radare 360 Grad um das Radar in einer Vielzahl von Höhen, und digitale Doppler-Computer sorgen für die gesammelten Daten zusammen.

Wetterdoppler verwendet Puls-Doppler-Radar, um die Bewegung von Stürmen und die Niederschlagsintensität zu untersuchen.Wassertröpfchen in Wolken und Niederschlag spiegeln elektromagnetische Wellen wider.Die digitale Doppler -Verarbeitung kann daher verwendet werden, um die Geschwindigkeit und Intensität eines sich nähernden Sturmsystems aus der Geschwindigkeit der Wolkenbewegung zu bestimmen.Wellen, die von dichter Hagel oder starkem Regen reflektiert werden, werden stark sein, während Schnee und Nieselregen eher wie Siebe wirken, die Wellen abschwächen und zerstreuen und zu schwächeren Signalen führen.Unter Verwendung der Puls -Zeitverzögerungsanalyse kann der genaue Standort eines Sturms sowie die Art des Niederschlags bestimmt werden.

Computer präsentieren die Informationen in zwei Arten von Doppler -Karten.In einer Reflexionsvermögenskarte werden Niederschlagsinformationen farblich durch Intensität kodiert und auf einer geografischen Karte überlagert, die die Positionierung anzeigt.Eine zweite Doppler -Karte zeigt die radiale Geschwindigkeit eines Sturms, die zur bestimmenden Windrichtung verwendet werden kann.Unwettersysteme wie Hurrikane, Superzell -Gewitter und Tornados lassen verräterische Unterschriften auf Doppler -Geschwindigkeitskarten und ermöglichen es den Prognostikern, Unwetterwarnungen zu erlassen.Eine solche Anwendung sind Echokardiographien, die den vaskulären Blutfluss testen.Ebenso gewinnt 3D-Doppler-Fötussonogramme an Popularität, da sie Eltern und Ärzten ermöglichen, hochauflösende Bilder einer Fötus-Bewegung zu visualisierenim Mutterleib.