آیا میدانید رادارها چگونه کار میکنند؟

۶,۱۸۶
۲
۰
دوشنبه, ۰۸ ارديبهشت ۱۳۹۳ ۱۶:۰۵

رادارها چگونه کار میکنند:رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود. با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم، غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی، باران، مه، برف، غبار و غیره .اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد. کاربرد رادارها در اهداف زمینی، هوایی، دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد.

رادارها چگونه کار میکنند

رادارها چگونه کار میکنند

نخستين بار در سال 1901 هوگو ژرنسبارک که او را «ژول ورن» آمريکايي می‌نامند، در يک داستان علمي تخيلي، آن را طرح ريزي کرد. در سال 1906، يک دانشجوي 23 ساله آلماني، به نام هولفس ير دستگاهي ساخت که با اصول رادارهاي امروزي می‌توانست امواجي را بسوي موانع بفرستد و بازتاب آنها را دريافت دارد. آزمايش اساسي ارسال امواج الکترومغناطيسي بسوي هواپيماهاي در حال پرواز، بوسيله يک دانشمند فرانسوي به نام پير دیويد انجام يافت. در آغاز جنگ دوم جهاني بود که تکنسينهاي انگليسي موفق شدند، نخستين مدلهاي راداري امروزي را بسازند. اما کار آنها يک مشکل اساسي داشت. امواج تا نقطه‌اي که می‌خواستند نمی‌رسيد و تنها تا پنج هزار متر برد داشت.

به همين دليل يک فرانسوي ديگر به نام موريس پونت در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهي جالب به نام مانيترون شد که امواج بسيار کوتاه راديويي را بوجود می‌آورد و به همين دليل رادارهايي که به کمک اين وسيله تکميل شدند توانستند تا دهها کيلومتر بيش از رادار قبلي امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعي پونت در سال 1935 ابتدا در کشتي معروفي به نام نرماندي نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههاي عظيم يخي شناور در اقيانوس محافظت کند و بدين ترتيب رادارعلاوه بر استفاده وسيع در هوا ، سطح درياها را هم به تسخير خود در آورد.

اما این دستگاها چگونه کار می کنند؟

واژه رادار امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، RADAR مخفف (Radio Detection And Ranging) و به معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است. در واقع اختراع رادار از یک پدیده فیزیکی و بسیار طبیعی به نام انعکاس گرفته شده است، همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره‌های عظیم تجربه کرده‌ایم. نور خورشید هم با استفاده از همین پدیده است که از سوی ماه و در هنگام شب به ما می‌رسد.

اساس کار رادارها را با یک مثال ساده توضیح می دهیم.

فرض کنید شما در لبه چاهی ایستاده اید اگر شما در داخل چاه فریاد بزنید برگشت صدای خود را پس از چند لحظه خواهید شنید و دلیل این پدیده اینست که برخی از امواج صوتی فریاد شما به سطحی ( مثلا بدنه چاه یا سطح آب در ته چاه) برخورد کرده و مجددا به سوی شما منعکس شده و به گوش شما می رسد و شما مجددا آنها را می شنوید. به این پدیده به اصطلاح پژواک و یا اکو می گویند.

فاصله زمانی بین لحظه ای که شما فریاد زده اید و لحظه ای که اکوی صدای خود را می شنوید بستگی به فاصله بین شما و سطح منعکس کننده امواج دارد. به راحتی قابل مشاهده است که با یک محاسبه کوچک می توان این فاصله را محاسبه کرد.

رادارها چگونه کار میکنند

پدیده رایج دیگر در رادارها با نام داپلر شناخته می شود. برای درک بهتر پدیده داپلر مثالی ساده بیان می کنیم.

فرض کنید اتومبیلی که با سرعت 60 مایل در ساعت (تقریبا 97 کیلومتر در ساعت) بسوی شما در حال حرکت است بوق خود را به صدا در میاورد. هنگامی که اتومبیل در حال نزدیک شدن است صدای بوق آن هم بطور یکنواخت با نزدیک شدن اتومبیل بلندتر می شود اما هنگاهی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد صدای بوق بطور ناگهانی کم می شود . در حالی که این صدای یک بوق است که آن بوق همیشه یه صوت را تولید می کند اما پدیده داپلر باعث می شود که شما صدا را این گونه بشنوید.

چرا این اتفاق می افتد؟

سرعت صوت به شرط اینکه هوا ساکن باشد تقریبا در همه جا ثابت و حدود 600 مایل بر ساعت است. (سرعت دقیق آن به فشار، دما و رطوبت هوا بستگی دارد) تصور کنید اتومبیل متوقف است و دقیقا یک مایل با شما فاصله دارد و به مدت یک دقیقه بطور مداوم بوق می زند. امواج صوتی منتشر شده توسط بوق با سرعت 600 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کنند و شما صدای بوق را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید. (زیرا 6 ثانیه طول می کشد تا امواج با سرعت 600 مایل برساعت مسافت یک مایلی بین بوق و شما را طی کند)

حالا اجازه دهید تصور کنیم که اتومبیل با سرعت 60 مایل بر ساعت به سمت شما حرکت می کند . مبدا حرکت اتومبیل مسافت یک مایلی شماست و به مدت یک دقیقه تمام هم بطور مداوم بوق می زند. شما باز هم صدا را با 6 ثانیه تاخیر خواهید شنید اما اینبار به نظر شما اتومبیل فقط 54 ثانیه بوق می زند. این بدین خاطر است که اتومبیل پس از یک دقیقه دقیقا مقابل شما خواهد بود و صدا در این لحظه بلا فاصله و بدون هیچ تاخیری به شما می رسد.

اتومبیل (از دیدگاه راننده آن ) یک دقیقه کامل بطور مداوم بوق زده است زیرا او نیز همراه با اتومبیل در حال حرکت بوده و صدا بدون تاخیر به گوش او رسیده است . اما در جایگاه شما امواج صوتی که در طول یک دقیقه تولید شده است در 54 ثانیه فشرده می شود. در واقع تعداد یکسانی از امواج صوتی در مقدار کمتری از زمان بسته بندی شده اند.

رادارها چگونه کار میکنند

بنابراین فرکانس آنها افزایش یافته و شما با صدایی بلندتر از صدای واقعی آن را خواهید شنید. اما هنگامی که اتومبیل از مقابل شما عبور کرد همه این وقایع بصورت برعکس تکرار می شوند و مقدار یکسان صوت در مدت زمان بیشتری انتشار می یابد در نتیجه فرکانس کاهش می یابد و شما صدای آهسته تری از حد واقعی را خواهید شنید.

حال به کمک پدیده اکو و داپلر می توان فاصله و سرعت اجسام را نسبت به فرستنده صوت محاسبه کنیم. مثلا در مثالهای فوق می توان سرعت و فاصله خودرو را نسبت به خودمان، با توجه به زمان سپری شده از لحظه بوق زدن تا شنیده شدن صدای بوق، محاسبه کرد.

این فرایند همان فرایندی است که در رادارهای صوتی استفاده می شود. رادارهای صوتی را می توان در طبیعت نیز یافت مثلا خفاش، دارای حس بینایی ضعیفی است و به کمک طبیعت راداری که دارد، می‌تواند موانع دور و برخود را تشخیص دهد. خفاش هنگام پرواز فریادهای ابر صوتی خاصی ایجاد می‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف، منعکس می‌شود و به گوش خفاش می‌رسد. بوسیله همین پژواک صداهای ابر صوتی است که نوع مانع و فاصله آن را تشخیص می‌دهد و طوری پرواز می‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد.


این مطلب چقدر مفید بود ؟
(2 امتیاز , میانگین: 5.0 از 5)  

دیدگاه ها

شما هم می توانید نظرات خود را ثبت کنید



کد امنیتی کد جدید
hits

آخرین مطالب دلگرم