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多普勒效应测速

2012-11-20 07:46阅读:
4.多普勒效应测速
1)多普勒效应 如果发射机和接收机在同一地点,两者无相对运动,而机械手被测物体以速度ν向发射机和接收机运动,可以把被测物体对信号的反射现象看成是一个发射机。这样,接收机和被测物体之间因有相对运动,就产生了多普勒效应。
假若发射机与接收机之间的距离发生变化,则发射机发射信号的频率与接收机收到信号的频率就不同,此现象是由多普勒发现的,所以称为多普勒效应。
现在从被测物体与检测点接近的情况来进一步说明多普勒效应的产生过程。发射机发射出的无线电波向被测物体辐射,被测物体以速度ν运动。被测物体作为接收机接收到的频率为
f1=f0+ν/λ0 (6-7)
式中,f1——发射机发射信号的频率;
λ0——发射信号波长,λ0=C/f0
ν——被测物体的运动速度;
C——电磁波的传播速度。 由于被测物体的运动速度小于电磁波的传播速度,则可认为λ01,那么
f2=f0+2ν/λ0

如果把f1作为反射波向接收器发射信号。接收机接收到的信号频率为
f2=f1+ν/λ1= f0+ν/λ0+ν/λ1
由多普勒效应产生的频率之差称为多普勒频率,即
Fd= f2-f0=2ν/λ0
从上式可以看到被测物体的运动速度ν可以用多普勒频率来描述。
2)多普勒雷达测速
多普勒雷达电路由发射机、接收机、混频器、检波器、放大器及处理电路等组成。当外力及其分类发射信号和接收到的回波信号经混频器混频后,两者产生差频现象,差频即为多普勒频率。
利用多普勒雷达可以对物体的线速度和转速进行测量。多普勒雷达产生的多普勒频率为
Fd=2νcosθ/λ0=Kν(Hz) (6-11)
式中,νcosθ——电磁波方向的被测物体的线速度分量。
ν——被测物体的线速度;
θ——电磁波方向与线速度方向夹角;
λ0——电磁波的波长;
用多普勒雷达测运动物体线速度的方法,已广泛用于检测车辆的行驶速度。
因为ν=ωR,故多普勒频率为
Fd=2ωRcosθ/λ0=KRω

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