Doppler kỹ thuật số là gì?

Doppler kỹ thuật số là một kỹ thuật xử lý tín hiệu sử dụng hiệu ứng Doppler để tính toán vận tốc của các đối tượng.Ban đầu, quân đội đã phát triển các kỹ thuật Doppler kỹ thuật số cho radar được sử dụng để theo dõi, tìm kiếm và chiếu sáng các mục tiêu.Khi chi phí điện toán kỹ thuật số giảm, các ứng dụng dân sự của radar Doppler đã trở nên phổ biến, chẳng hạn như vai trò thiết yếu của radar Pulse-Doppler trong dự báo thời tiết.Kỹ thuật hình ảnh Doppler kỹ thuật số cũng ngày càng được sử dụng trong các lĩnh vực y tế khác nhau.Hiệu ứng Doppler về cơ bản là sự thay đổi tần số của tín hiệu được phản ánh bởi một mục tiêu trong chuyển động.Tần số của tín hiệu được phản xạ bởi một đối tượng di chuyển về phía người quan sát sẽ cao hơn tần số của tín hiệu gốc.Tần số của tín hiệu được phản xạ bởi một đối tượng di chuyển ra khỏi người quan sát sẽ thấp hơn tần số của tín hiệu gốc.Hiện tượng dịch chuyển Doppler này có thể được ghi lại khi tần số tín hiệu tăng hoặc giảm liên quan đến tín hiệu ban đầu theo thời gian.Các thay đổi tiếp theo về tần số được sử dụng để tính toán vận tốc của một đối tượng liên quan đến người quan sát. Các máy tính được sử dụng để số hóa thông tin được thu thập khi mỗi tín hiệu được phát ra, phản xạ và nhận.Ở dạng đơn giản nhất, một radar Doppler phát ra một sóng điện từ tại một mục tiêu.Khi tiếp xúc, sóng được phân tán và một số sóng được phản xạ trở lại radar.Một máy tính máy thu Doppler kỹ thuật số lấy mẫu sóng phản xạ và tính toán sự dịch pha từ sóng phát ra, xác định sự thay đổi tần số.Vận tốc của đối tượng có thể được tính toán từ các thay đổi về tần số, mặc dù phạm vi và ổ trục của mục tiêu không thể được xác định.Vì tốc độ và kích thước lưu trữ của máy tính đã được cải thiện, do đó, khả năng xử lý nhiều thông tin có sẵn từ các ca làm việc của Doppler.Chẳng hạn, các máy tính nhanh hơn có thể quản lý thông tin có nguồn gốc từ sự phát xạ nhanh của các xung vi sóng thay vì tín hiệu sóng liên tục đơn giản.Độ trễ thời gian cho một xung để bật trở lại từ mục tiêu có thể được tính toán cũng như cường độ của tín hiệu được trả về.Điều này cho phép xác định vị trí và mật độ của mục tiêu được xác định cùng với vận tốc tương đối của nó.Thông thường, các radar-Doppler xung này quét 360 độ xung quanh radar ở nhiều độ cao khác nhau và các máy tính Doppler kỹ thuật số tạo ra một tổng hợp dữ liệu được thu thập.Doppler thời tiết sử dụng radar xung-Doppler để nghiên cứu chuyển động của bão và cường độ của lượng mưa.Những giọt nước trong mây và lượng mưa phản chiếu sóng điện từ.Do đó, việc xử lý Doppler kỹ thuật số có thể được sử dụng để xác định tốc độ và cường độ của hệ thống bão đang tiếp cận từ vận tốc của chuyển động đám mây.Sóng phản chiếu từ mưa đá dày đặc hoặc mưa lớn sẽ mạnh mẽ, trong khi tuyết và mưa phùn hoạt động giống như sàng, làm suy giảm và phân tán sóng và dẫn đến các tín hiệu yếu hơn.Sử dụng phân tích độ trễ thời gian xung, vị trí chính xác của một cơn bão có thể được xác định cũng như loại lượng mưa. Máy tính trình bày thông tin trong hai loại bản đồ Doppler.Trong bản đồ phản xạ, thông tin lượng mưa được mã hóa bởi cường độ và được đặt chồng lên trên bản đồ địa lý cho biết định vị.Một bản đồ Doppler thứ hai hiển thị vận tốc hướng tâm bão, có thể được sử dụng để xác định hướng gió.Các hệ thống thời tiết khắc nghiệt như bão, giông bão và lốc xoáy để lại chữ ký nhận biết trên bản đồ vận tốc Doppler, cho phép các nhà dự báo đưa ra các cảnh báo thời tiết khắc nghiệt.Một ứng dụng như vậy là siêu âm tim kiểm tra lưu lượng máu mạch máu.Tương tự như vậy, siêu âm bào thai 3D Doppler đang trở nên phổ biến, vì chúng cho phép cha mẹ và bác sĩ hình dung hình ảnh có độ phân giải cao của một thai nhiing bên trong tử cung.