Kas ir digitālais dopleris?

Doplera efekts būtībā ir signāla frekvences izmaiņas, ko atspoguļo kustībā esošs mērķis. Signāla frekvence, ko atstaro objekts, kas virzās uz novērotāju, būs augstāks par sākotnējā signāla frekvenci. Signāla frekvence, ko atstaro objekts, kas attālinās no novērotāja, būs zemāka par sākotnējā signāla frekvenci. Šo Doplera nobīdes fenomenu var reģistrēt, kad signāla frekvence laika gaitā palielinās vai samazinās attiecībā pret sākotnējo signālu. Sekojošās frekvences izmaiņas tiek izmantotas, lai aprēķinātu objekta ātrumu attiecībā pret novērotāju.

Datori tiek izmantoti, lai digitalizētu savākto informāciju, kad katrs signāls tiek izstarots, atspoguļots un saņemts. Vienkāršākajā formā Doplera radars izstaro elektromagnētisko viļņu uz mērķi. Saskaroties, vilnis tiek izkliedēts un daļa no viļņa tiek atspoguļota atpakaļ radarā. Digitālais Doplera uztvērēja dators ņem atstarotā viļņa paraugus un aprēķina fāzes nobīdi no izstarotā viļņa, nosakot frekvences izmaiņas. Objekta ātrumu var aprēķināt pēc frekvences izmaiņām, lai gan nav iespējams noteikt mērķa diapazonu un virzienu.

Tā kā datoru ātrums un atmiņas apjoms ir uzlabojies, ir uzlabojusies to spēja apstrādāt vairāk informācijas, kas pieejama no Doplera maiņām. Piemēram, ātrāki datori var pārvaldīt informāciju, kas iegūta no ātras mikroviļņu impulsu emisijas, nevis vienkārša nepārtraukta viļņa signāla. Var aprēķināt laika aizkavi, līdz impulsam atgriežas no mērķa, kā arī atgrieztā signāla stiprumu. Tas ļauj noteikt mērķa atrašanās vietu un blīvumu saistībā ar tā relatīvo ātrumu. Parasti šie impulsa Doplera radari skenē 360 grādus ap radaru dažādos augstumos, un digitālie Doplera datori veido savākto datu salikumu.

Laika Doplera izmanto Pulse-Doplera radaru, lai pētītu vētru kustību un nokrišņu intensitāti. Ūdens pilieni mākoņos un nokrišņos atspoguļo elektromagnētiskos viļņus. Tādējādi digitālo Doplera apstrādi var izmantot, lai noteiktu tuvojošas vētras sistēmas ātrumu un intensitāti no mākoņu kustības ātruma. Viļņi, kas atspīd no biezas krusas vai stipra lietus, būs spēcīgi, savukārt sniegs un lietus vairāk darbojas kā sieti, mazinot un izkliedējot viļņus, kā rezultātā signāli ir vājāki. Izmantojot impulsa laika aizkaves analīzi, var noteikt precīzu vētras atrašanās vietu, kā arī nokrišņu veidu.

Datori sniedz informāciju divu veidu Doplera kartēs. Atstarošanas kartē informācija par nokrišņiem ir krāsu kodēta pēc intensitātes un tiek uzklāta uz ģeogrāfiskās kartes, kas norāda atrašanās vietu. Otrā Doplera karte parāda vētras radiālo ātrumu, ko var izmantot, lai noteiktu vēja virzienu. Smagas laikapstākļu sistēmas, piemēram, viesuļvētras, superšūnu pērkona negaiss un viesuļvētras, Doplera ātruma kartēs atstāj signālus, ļaujot sinoptiķiem izdot brīdinājumus par smagiem laikapstākļiem.

Civilā Doplera ražotāja jauninājumi ir padarījuši viņu tehnoloģiju praktisku medicīnas jomā. Viens no šādiem lietojumiem ir ehokardiogrāfi, kas pārbauda asinsvadu asins plūsmu. Tāpat arvien populārākas kļūst 3D Doplera augļa sonogrammas, jo tās ļauj vecākiem un ārstiem vizualizēt augstas izšķirtspējas attēlus ar augli, kas pārvietojas dzemdē.