PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : فناوری اطلاعات و هوانوردی



MARARIMA
05-09-2010, 21:08
طرز کار رادار

http://irupload.ir/images/3lo4ys0jka4c2873f5.jpg

امواج رادار چیزی است که در همه اطراف ما وجود دارد، اگر چه دیده نمی شود. مرکز کنترل ترافیک فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها که روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می کنند. در برخی از کشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می کند.

ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت کره زمین و دیگر سیارات استفاده می کند، همین طور برای دنبال کردن مسیر ماهواره ها و فضاپیماها و برای کمک به کشتیها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می شود. مراکز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ افزارهایشان از آن استفاده می کنند.

هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می برند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها می بینید که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز می کنند. به طور واضح می بینید که رادار وسیله ای بسیار کاربردی می باشد. در این بخش از مقالات ما به اسرار رادار می پردازیم.

استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می باشد:

شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصلهای مشخص عمدتاً آنچه که شناسایی می شود متحرک است و مانند هواپیما، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام که مثلاً در زیرزمین نیز مدفون شدهاند، می باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می تواند ماهیت آنچه را که می یابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی می کند.

http://udornvet1.tripod.com/F-4D%20Radar.jpg

شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس از آن در بزرگراه ها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می کند. جابه جایی اجسام شاتلهای فضایی و ماهواره های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار حفرههای مجازی برای تهیه نقشه جزئیات، نقشه های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می کنند.

تمام این سه عملیات می تواند با دو پدیدهای که شما در زندگی روزمره با آن آشنائید پیاده شود:
«پژواک» و «پدیده داپلر» این دو پدیده به سادگی قابل فهم می باشند، چرا که هر روزه شما با آنها در حوزه شنوایی خویش برخوردارید. رادار از این دو پدیده در حوزه امواج رادیویی استفاده می برد. بگذارید ابتدا با این پدیده در حوزه شنیداری یا صوتی خویش بیشتر آشنا شویم.


پژواک و پدیده داپلر

پژواک پدیده ای است که شما هر روزه با آن برخورد دارید، اگر شما به داخل یک چاه و یا در یک دره فریاد بزنید، پژواک صدای شما چند لحظه بعد به گوشتان می رسد. در واقع شما صدایتان را باز خواهید شنید. پژواک بدین جهت رخ می دهد که بعضی از امواج صدای شما (به این دلیل واژه بعضی را آوردیم که صدای برخی از حیوانات مانند اردک در فرکانس خاص امواج صدای این حیوان هیچ گاه پژواکی ندارد) پس از برخورد به یک سطح (که این سطح می تواند سطح آب، انتهای چاه یا دیواره کوه موجود در انتهای دره باشد) به سمت شما باز می گردد و گوش شما دوباره آنرا می شنود. فاصله زمانی ای که بین فریاد شما تا شنیدن پژواک آن طول می کشد با فاصله مکانی بین شما و آن سطح بازگرداننده پژواک ارتباط دارد. هنگامی که شما به داخل یک چاه فریاد می کشید، صدای شما از دهانه چاه به سمت انتهای چاه رفته و پس از برخورد با سطح آب انتهای چاه منعکس می شود.

در این حالت اگر شما سرعت صدا را به طور دقیق بدانید، با اندازه گیری زمان رفتوبرگشت صدا می توانید عمق چاه را حساب کنید. پدیده داپلر نیز بسیار معمول است. شما هر روز (بدون اینکه حتی از آن درکی داشته باشید) آن را تجربه می کنید. این پدیده زمانی رخ می دهد که یک مولد امواج صوتی و یا منعکس کننده امواج صوتی دارای حرکت باشد. مثلاً یک خودرو که در حال بوق زدن است. حالت تشدید شده پدیده داپلر در شکستن «دیوار صوتی» رخ می دهد. در این جا به درک این پدیده می پردازیم (ممکن است شما برای اینکه بهتر این پدیده را درک کنید کنار یک اتوبان آن را تجربه کنید) فرض کنید که خودرویی با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت در حال بوق زدن به سمت شما در حرکت باشد.

تا زمانی که خودرو در حال نزدیک شدن به شماست فقط یک نت صوتی را می شنوید اما هنگامی که خودرو به کنار شما می رسد صدای بوق ناگهان تغییر کرده و به عبارتی «بم» تر می شود و بعد از لحظهای که از شما عبور کرد (و اگر همچنان راننده در حال بوق زدن بود) ناگهان صدا بمتر نیز می شود، در صورتی که شما می دانید که صدای بوق همیشه ثابت است، کما اینکه راننده داخل خودرو در تمام مدت بوق زدن فقط نت واقعی بوق را می شنود. این تغییرات صوت شنیده شده توسط شما به وسیله پدیده داپلر قابل توضیح است. اما آنچه که رخ می دهد: «سرعت صوت» مقداری ثابت است، برای ساده تر شدن محاسباتمان سرعت صورت را ۱۰۰۰کیلومتر در ساعت در نظر بگیرید. (سرعت واقعی صوت وابسته به دما، فشار هوا و رطوبت هواست.)

فرض کنید که خودرویی در فاصله یک کیلومتری شما قرار دارد (به صورت غیر متحرک). راننده داخل خودرو به مدت یک دقیقه شستی بوق را فشرده تا صدا به گوش ما برسد، این صدا با سرعتی برابر با ۱۰۰۰کیلومتر بر ساعت به سمت شما حرکت می کند، بعد از ۶ ثانیه از فشرده شدن شستی بوق توسط راننده، شما چه صدایی را خواهید شنید؟ (این ۶ ثانیه در واقع مدت زمانی است که طول می کشد صدا به شما برسد) و به مدت یک دقیقه پس از آن چه می شنوید؟ مسلماً صدای بوق را بدون هیچ تغییری. پدیده داپلر: شخص پشت سر خودرویی را با بسامدی (فرکانس) پایینتر و بمتر از آنچه که راننده داخل خودرو و در حال حرکت می شنود.

راننده از شخصی که خودرو به سمت آن در حال حرکت است صدا را با نت پایینتر می شنود. حال فرض کنید خودرو از فاصله های دور با سرعتی معادل ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت به سمت شما حرکت کند، همان راننده با همان خودرو و با همان صدای بوق و به مدت همان یک دقیقه شستی بوق را فشارمی دهد می شود. جالب است! شما صدای بوق را فقط به مدت ۵۴ ثانیه خواهید شنید آن هم به خاطر حرکت خودرو رخ داده است. در واقع تعداد موج صوتی ثابت بوده ولی در زمان کوتاه تری به سمت شما آمده و از آنجایی که تعریف فرکانس تعداد نوسانات موج در واحد زمان است بنابراین اگر قبلاً این نوسانات را ۱ بر ۶۰ ثانیه تقسیم کردیم و فرکانس F۱ بدست میامد، حال باید این تعداد نوسانات را بر ۵۴ تقسیم کنیم که مطمئناً عددی بزرگتر خواهد شد. این عدد بزرگتر یا فرکانس بالاتر یعنی صدای «زیر»تر. همین توجیه نیز برای خودرویی که از شما وجود دارد، در این حالت شما ۶۴ ثانیه صدای بوق را می شنوید که فرکانس حاصله در این حالت کمتر (یا صدای بمتر) خواهد بود.

مهندس امین حسنی

MARARIMA
05-09-2010, 21:13
شکستن دیوار صوتی

http://ab32killer.persiangig.com/Miscellaneous/Shockwave%202.gif

اینک که ما در حال بحث روی رابط صدا و سرعت هستیم می توانیم در مورد شکستن دیوار صوتی هم صحبت کنیم. فرض کنید آن خودرویی که صحبتش بود با سرعتی معادل ۱۰۰ کیلومتر در ساعت به سوی شما، آن هم در حال بوق زدن، حرکت کند، امواج صوتی چون سرعتی معادل همان سرعت خودرو را دارند، نبابراین نه از آن جلو زده و نه عقب می مانند، بنابراین در کل مدت حرکت خودرو شما صدایی را نخواهید شنید. اما در لحظه هایی که خودرو به شما می رسد، تمام امواج صوتی جمع شده و یک جا شما آنها را می شنوید. صدای بسیار بلند و با فرکانس بسیار بالا.

این صدا توسط هواپیمایی که قادرند با سرعتی معادل با سرعت صوت حرکت کنند می تواند موجبات وحشت بسیاری از افرادی که در زیر مسیر این هواپیما قرار دارند به وجود آورده قدرت این صدا به قدری است که می تواند شیشه ها را بشکند. چنین اتفاقی برای قایقها نیز رخ می دهد. منتهی در این میان تجمع امواج آب که سرعتی در حدود سرعت این قایقها دارند. این موج متمرکز به صورت V شکل از جلو قایق به طرفین حرکت می کند که زاویه این موج توسط سرعت قایق کنترل می شود. در واقع تجمع امواجی که قایق در هر لحظه تولید می کند و هر لحظه بر آن می افزاید نیز توسط پدیده داپلر قابل توضیح است. شما می توانید با استفاده از ترکیبی از پژواک و پدیده داپلر به صورتی که در زیر می آید استفاده کنید. در محلی که ایستاده اید به سمت خودرویی که در حال حرکت (به سمت شما یا در خلاف جهت) اصواتی را به فرستید. بعضی از این اصوات پس از برخورد با خودرو به سمت شما باز می گردند. (پژواک) از آنجایی که خودرو در حال حرکت است لذا اصوات منعکس شده یا به هم فشرده می شوند (در حالی که خودرو به سمت شما می آید) و یا از هم باز می شوند. در حالت حرکت مخالف در هر دو صورت شما می توانید با مقایسه موج فرستاده شده و بازگشته سرعت خودرو را بدست آورید.

مفهوم رادار:

دیدیم که می توان با استفاده از مفهوم پژواک به فاصله اجسام دور پی برد و همین طور با استفاده از تغییر پدیده داپلر به سرعت این جسم پی ببریم. با توجه به این مفاهیم می توان فهمید که رادار صوتی چیست؟ این گونه رادار در زیردریایی ها و کشتیها کاربرد دارد و همیشه در حال کار است. می توان از رادار صوتی در محیط آزاد نیز استفاده کرد، اما بخاطر چند اشکال ریز این گونه رادار در هوا استفاده نمی شود.

▪ صدا در هوا مسافت زیادی را نمی تواند بپیماید. شاید در حدود ۵/۱ کیلومتر و یا کمی بیشتر

▪ هرکسی می تواند صدا را بشنود لذا استفاده از صدا در محیط آزاد موجب آزار دیگران می شود که البته می توان با بالا بردن فرکانس صدای مورد استفاده و استفاده از امواج «فراصوت» این مشکل را حل کرد.

▪ صدای منعکس شده حاصل از پدیده پژواک بسیار ضعیف می باشد به طوری که دریافت آن بسیار سخت است.

حال بیایید در مورد یک نمونه واقعی راداری که برای شناسایی هواپیماهای در حال پرواز بکار می رود صحبت کنیم. سیستم رادار در ابتدا با روشن کردن فرستنده قویاش یک دسته موج رادیویی متراکم در آسمان و در جهات مختلف پخش می کند. این ارسال برای چند میکروثانیه صورت می پذیرد، حال فرستنده خاموش شده و گیرنده سیستم رادار مترصد دریافت پژواک امواج که به همراه اطلاعات حاصل از پدیده داپلر نیز هستند می ماند. امواج رادیویی با سرعتی معادل سرعت نور حرکت میکنند، تقریباً در هر میکروثانیه ۳۰۰ متر را در فضا طی می کنند؛ حال اگر سیستم رادار مذکور دارای یک ساعت بسیار دقیق و قوی باشد، می تواند با دقت بسیار بالایی موقعیت هواپیما را مشخص کند، با استفاده از روشهای خاص پردازش سیگنال برای تحلیل پدیده داپلر بر روی موجهای برگشتی می توان به دقت سرعت هواپیما را مشخص کرد. آنتن رادار یک دسته کوچک اما قدرتمند پالس امواج رادیویی از یک فرکانس مشخص را در فضا می فرستند. هنگامی که امواج به یک جسم برخورد می کنند منعکس شده و در اثر پدیده داپلر فشرده تر یا گسسته تر می شوند. همان آنتن وظیفه دریافت امواج منعکس شده را که البته بسیار کمتر از امواج ارسالی هستند بر عهده دارد. در رادارهای زمینی قضیه خیلی پیچیده تر از رادارهای هوایی است، هنگامی که یک رادار پلیس به ارسال پالس موج رادیویی می پردازد بخاطر وجود اجسام بسیار در سر راهش مانند نردهها، پلها، تپه ها و ساختمانها پژواکهای بسیاری را دریافت می دارد، اما از آنجایی که همه این اجسام ثابت هستند به جزء خودروها مورد نظر، لذا سیستم رادار خودروهای پلیس از میان امواج منعکس شده، فقط آنهایی را انتخاب می کند که در آنها پدیده داپلر قابل شناسایی است، آن هم به اندازهای که جسم متحرک اضافه سرعت داشته باشد، در ضمن آنتن این رادارها بسیار دهانه تنگی دارند، چرا که فقط بر روی یک خودرو تنظیم می شوند. البته امروزه پلیسها در برخی کشورها از جمله کشور خودمان از تکنولوژی لیزر برای تعیین سرعت خودروها در بزرگراهها استفاده می کنند. تکنولوژی به نام «لیدار» شناخته می شود. در این مدل بجای امواج رادیویی از اشعه نوری متمرکز (یا همان لیزر) استفاده می شود.

http://saeed1.blog.af/files/laser-025.jpg

مهندس امین حسنی