Co je digitální doppler?
Digitální Doppler je technika zpracování signálu, která používá Dopplerův efekt k výpočtu rychlosti objektů. Původně armáda vyvinula digitální Dopplerovy techniky pro radary používané ke sledování, vyhledávání a osvětlování cílů. S klesajícími náklady na digitální výpočetní techniku se staly běžné civilní aplikace Dopplerových radarů, jako je zásadní úloha pulzně-Dopplerovského radaru v předpovědi počasí. Digitální Dopplerovy zobrazovací techniky se také stále více používají v různých lékařských oborech.
Dopplerův efekt je v podstatě změna frekvence signálu, která se odráží v pohybu v cíli. Frekvence signálu odraženého objektem, který se pohybuje směrem k pozorovateli, bude vyšší než frekvence původního signálu. Frekvence signálu, který se odráží od objektu vzdáleného od pozorovatele, bude nižší než frekvence původního signálu. Tento jev Dopplerova posunu lze zaznamenat s tím, jak se frekvence signálu v průběhu času zvyšuje nebo snižuje v porovnání s původním signálem. Následné změny frekvence se používají k výpočtu rychlosti objektu ve vztahu k pozorovateli.
Počítače se používají k digitalizaci shromážděných informací, když je každý signál vysílán, odrážen a přijímán. Dopplerův radar ve své nejjednodušší formě vysílá elektromagnetickou vlnu na cíl. Při kontaktu je vlna rozptýlena a část vlny se odráží zpět k radaru. Počítač s digitálním Dopplerovým přijímačem vzorkuje odraženou vlnu a vypočítává fázový posun z emitované vlny, přičemž určuje změnu frekvence. Rychlost objektu může být vypočtena ze změn frekvence, i když nelze určit rozsah a směrování cíle.
Jak se rychlost a velikost úložiště počítačů zlepšily, zvyšuje se jejich schopnost zpracovávat více informací dostupných z Dopplerových směn. Například rychlejší počítače mohou spravovat informace odvozené z rychlé emise mikrovlnných pulzů namísto jednoduchého signálu kontinuální vlny. Lze vypočítat časové zpoždění pro odraz impulsu od cíle, jakož i sílu vráceného signálu. Toto umožňuje určení polohy a hustoty cíle ve spojení s jeho relativní rychlostí. Typicky tyto pulsně-dopplerovské radary skenují 360 stupňů kolem radaru v různých výškách a digitální Dopplerovy počítače tvoří kompozitu shromážděných dat.
Počasí Doppler používá Pulse-Dopplerův radar ke studiu pohybu bouří a intenzity srážek. Kapky vody v oblacích a srážkách odrážejí elektromagnetické vlny. Digitální dopplerovské zpracování lze tedy použít k určení rychlosti a intenzity přibližujícího se bouřkového systému z rychlosti pohybu mraků. Vlny odražené hustým krupobitím nebo silným deštěm budou silné, zatímco sníh a mrholení působí spíše jako síta, utlumují a rozptylují vlny a výsledkem jsou slabší signály. Pomocí analýzy časového zpoždění pulsu lze určit přesné umístění bouře a také typ srážek.
Počítače prezentují informace ve dvou typech Dopplerových map. Na mapě odrazivosti jsou informace o srážkách barevně kódovány podle intenzity a překrývají se na geografické mapě, která označuje umístění. Druhá Dopplerova mapa zobrazuje radiální rychlost bouře, kterou lze použít ke stanovení směru větru. Těžké povětrnostní systémy, jako jsou hurikány, superbuněčné bouřky a tornáda, zanechávají na mapách Dopplerovy rychlosti signaturní podpisy, což umožňuje prognostikům vydávat vážná varování o počasí.
Inovace civilního Dopplerova výrobce učinily jejich technologii praktickou v oblasti medicíny. Jednou takovou aplikací jsou echokardiografy, které testují cévní průtok krve. Podobně si získávají popularitu i 3D Dopplerovy fetální sonogramy, protože umožňují rodičům a lékařům vizualizovat obrázky plodu pohybujícího se uvnitř lůna ve vysokém rozlišení.