韓吉辰
“射門!”綠茵場上足球比賽激烈進(jìn)行,運(yùn)動員抬腳射門,“中了!中了!關(guān)鍵的一球,足球以128km/h的速度,像飛火流星一樣,射進(jìn)對方大門!”解說員聲音嘶啞激動地呼喊,全場觀眾站起來振臂歡呼!那么,解說員是怎么知道小小足球的高速度呢?這個數(shù)值準(zhǔn)確嗎?原來這是現(xiàn)代體育利用了新科技,使用了現(xiàn)代測速儀器——測速槍,它的正式名稱叫多普勒測速雷達(dá)。
多普勘測速雷達(dá)的結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代小汽車可以開得很快,可是為了保證安全,在某些路段上,交通警察要對車速進(jìn)行限制,在汽車快速行進(jìn)時,交通警察是怎樣知道它們行駛的速度呢?這就是文章開頭說到的使用了現(xiàn)代測速儀器測速槍,
多普勒測速雷達(dá)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。主要由電磁波發(fā)射器、電磁波接收器、微型電腦以及數(shù)碼顯示器(打印機(jī))組成,當(dāng)然還需要穩(wěn)定的電源設(shè)備。它也有槍筒、手柄、扳機(jī)和電源等部件,有一種袖珍測速槍,看外型極像一支手槍,可以非常方便地用手拿著,操作簡單,瞄準(zhǔn)運(yùn)動對象一扣扳機(jī),顯示器屏幕立即顯示運(yùn)動對象的運(yùn)動速度。
多蕾勒測速雷達(dá)的簡單原理
雷達(dá)測速槍工作時,槍口指向汽車并發(fā)射一束電磁波,再由汽車反射回來,由同一個天線接收,這時如果汽車停止不動,那么發(fā)射和接收的電磁波數(shù)量相等;當(dāng)汽車駛向測速槍時。由于電磁波受到駛近汽車“壓縮”的緣故,測速槍的天線接收的電磁波波數(shù)比發(fā)射的要密一些,而且汽車駛近的速度越快,返回天線的電磁波也越密。這就是多普勒效應(yīng),雷達(dá)測速槍就是利用多普勒效應(yīng),根據(jù)反射波來探測被測物體速度的。
在用雷達(dá)測速槍探測被測物體的速度時,最佳的測速方式是瞄準(zhǔn)具有高反射性的地方,例如車頭燈、車牌或較平的部位,它的內(nèi)部微型電腦能快速地計算出車速與距離,當(dāng)按下測速鈕后,雷達(dá)測速槍將連續(xù)發(fā)射出獨(dú)立的電磁波脈沖,在0.3s的時間里獲得并計算出被測物體的速度與距離,在目標(biāo)的鎖定范圍,雷達(dá)測速槍能準(zhǔn)確地鎖定任何車輛,有效測速距離為800m,誤差為±1km/h,完全可以滿足對交通違章查處的要求。
在足球比賽中,當(dāng)按下測速槍的測速鈕后,測速槍將自動鎖定運(yùn)動的足球,并連續(xù)發(fā)射出獨(dú)立的電磁波脈沖,在0.3s的時間里獲得反射波,它的內(nèi)部微型電腦能快速地計算出球速與距離,測速槍還可以用于籃球、排球、乒乓球和網(wǎng)球等運(yùn)動速度的測量。
雷達(dá)測速槍根據(jù)安置方式可以分為“固定式”和“流動式”兩種,在交通路口或立交橋頭,安置的是固定式測速槍,在川流不息的汽車行列中,“聰明的”雷達(dá)測速槍可以自動識別哪輛車是超速的,測量數(shù)值也比較準(zhǔn)確,而安裝在交通巡邏車上的測速槍,則是在運(yùn)動中實(shí)現(xiàn)檢測車速,是“流動電子警察”非常重要的組成部分,由于交通巡邏車自身就有一定的速度,因此測量別的車輛速度時需要進(jìn)行校正,在使用時。測速儀器可以自動進(jìn)行。
多普勒測速雷達(dá)的廣泛應(yīng)用
多普勒測速雷達(dá)用途非常廣泛,這種智能系統(tǒng)不管是在白天、夜晚,還是在各種惡劣天氣條件下。都能正常工作,準(zhǔn)確無誤,甚至當(dāng)車流量很大,同時出現(xiàn)多輛超速行駛汽車時。智能系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)對多輛超速行駛汽車跟蹤并拍攝數(shù)張照片,雷達(dá)測速槍自帶的儲存系統(tǒng)還可以記錄時間、地點(diǎn)、違章超速車輛牌照號碼、行駛速度數(shù)值等一系列信息。這樣的處罰是“鐵證如山”,可以避免很多不必要的矛盾。
多普勒測速雷達(dá)朝向公路,可以測量車速:如果指向天空,就可以測飛機(jī)和云層的高度、飛機(jī)的運(yùn)動速度,當(dāng)然,要測幾十千米外,甚至上百千米外的飛機(jī)和云層,這些微波束再反射回來,已經(jīng)極其微弱了,要想把它接收到,分辨清并計算出來,就很困難了,需要復(fù)雜的精密電子放大設(shè)備,這就需要建立一個龐大的靈敏的多普勒測速雷達(dá)網(wǎng)。
責(zé)任編輯 蔡華杰
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版2013年8期