資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：多普勒效應(yīng)物體輻射的波長因?yàn)椴ㄔ春陀^測者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。波長變得較長，頻率變得較低紅移波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。其中多普勒頻率為正，目標(biāo)向著雷達(dá)飛行多普勒頻率為負(fù)，目標(biāo)逆著雷達(dá)飛行。
多普勒效應(yīng)：物體輻射的波長因?yàn)椴ㄔ春陀^測者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。
因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高（藍(lán)移）；在運(yùn)動(dòng)的波源后面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低（紅移）；波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)波紅移或藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測方向運(yùn)動(dòng)的速度。因此雷達(dá)領(lǐng)域測速便是根據(jù)多普勒效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)測速的，以下進(jìn)行公式推導(dǎo)：
在雷達(dá)領(lǐng)域通俗來講：當(dāng)雷達(dá)探測的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，由于物體輻射波長隨波源與觀測者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化，因此，雷達(dá)本身的回波信號(hào)頻率和主波發(fā)射信號(hào)的頻率，這兩個(gè)頻率會(huì)存在頻率差，這個(gè)頻率差被成為多普勒頻率，fd = fr - ft (fd：多普勒頻率，fr : 接收機(jī)接收到頻率， ft：發(fā)射頻率)
其中，若發(fā)射與接收信號(hào)在目標(biāo)不動(dòng)的情況下，fd = 0，因此，只有目標(biāo)移動(dòng)的過程中，才會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。
一般的發(fā)射信號(hào)為: St(t) = Acos(2 π /pi π * f0 * t + φ /varphi φ)
接收信號(hào)： Sr(t) = Acos(2 π /pi π * f0 * t + φ /varphi φ - 2 π /pi π * f0 * tr )
其中，角頻率為相位的導(dǎo)數(shù)（相對(duì)于時(shí)間）, 瞬時(shí)頻率：f(t) = d ? /phi ?(t) / （2 π /pi π * d(t)）
在0<= t <= τ /tau τ:
tr = 2(R0 - Vrt)/c
回波信號(hào)：Sr(t) = kSt(t - tr) = kAcos(2 π /pi π * f0 * (t - 2(R0 - Vrt)/c) + φ /varphi φ)
瞬時(shí)頻率可由上式相位求導(dǎo)：fr = f0 + 2f0Vr/c = ft + 2Vr/ λ /lambda λ
所以：fd = fr - ft =2Vr/ λ /lambda λ （1-1）
從（1-1）式子推導(dǎo)得：Vr = λ /lambda λ fd/2 = λ /lambda λ (fr - ft)/2
因此，若已知波長、發(fā)射頻率、接收頻率，即可求出目標(biāo)移動(dòng)速度Vr。
其中：多普勒頻率為正，目標(biāo)向著雷達(dá)飛行；多普勒頻率為負(fù)，目標(biāo)逆著雷達(dá)飛行。
多普勒效應(yīng)原理應(yīng)用：
1.雷達(dá)領(lǐng)域測速
2.多普勒效應(yīng)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用：
超聲脈沖多普勒檢查儀，測量血流速度及方向；
心臟彩色多普勒：診斷心臟病
3.宇宙研究中的多普勒效應(yīng)
4.移動(dòng)通信中的多普勒效應(yīng)
5.農(nóng)業(yè)中的多普勒效應(yīng)：植物聲頻控制技術(shù)
6.微波運(yùn)動(dòng)傳感器
7.可移動(dòng)式多普勒天氣雷達(dá)
8.半自動(dòng)化駝峰控制系統(tǒng)
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