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什么是多卜勒(多普勒)原理

发布时间:2017/05/22 点击量:
大家都有这样的体验:当鸣笛的火车迎面开过来的时候,我们听到的笛声音调是由低到高的;在火车急弛而过向远离我们的方向运动时,我们听到的笛声音调是由高到低的。火车行驶的速度越快,我们听到笛声音调的高低变化也就越明显。这种音调变化实际上是由于火车与人之间的相对运动,声源(车笛)对空气介质振动的频率偏移了声源本身的振动频率所引起的。它首先被奥地利物理学家多卜勒(Doppler)在1842年发现。所以,人们就将这种现象按照科学家的名字命名为多卜勒效应。
多普勒原理

上面的例子说明了多卜勒效应在音频范围内存在的事实。实际上,多卜勒效应在电磁波范围内也是存在的。并且人们早已证明:当物体相对微波信号源运动时,有下面的关系式成立:
f0′= f0+(2V/C)f0 (1)
式中 f0′为反射信号的频率;
f0为微波源产生的发射频率;
V为运动物体的径向速度分量;
C为电磁波在空间的传播速度。
从(1)式中可以看出,接收到的反射信号频率f0′是由两部分组成的,第一项是由微波源产生的发射频率f0;第二项就是由物体运动引起反射信号的多卜勒频移。这个频移量就叫做多卜勒频率。通常用字母发fd来表示,于是
fd = (2V/C) f0 (2)
其中雷达发射频率f0和电磁波传播的速度C是不变的。因此,当f0选定之后,多卜勒频率的大小只与物体相对微波源的运动速度成正比例关系,只要我们把反映目标运动速度信息的多卜勒频率fd找到,再经过适当的处理,就可测出目标的运动速度。

上面是假定当微波源处于静止不动,而物体相对微波源移动时的情形;反之,当物体处于静止不动,而微波源相对物体移动时,上面的结果也是成立的。也就是说,只要两者之间有相对运动,多卜勒效应就会发生。


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