Hvad er digital doppler?
Digital Doppler er en signalbehandlingsteknik, der bruger Doppler-effekten til at beregne objekternes hastighed. Oprindeligt udviklede militæret digitale Doppler-teknikker til radarer, der bruges til at spore, søge og belyse mål. Da udgifterne til digital computing faldt, er civile applikationer af Doppler-radarer blevet almindelige, såsom Pulse-Doppler-radars vigtige rolle i vejrprognoser. Digital Doppler-billeddannelsesteknikker bruges også i stigende grad inden for forskellige medicinske områder.
Doppler-effekten er i det væsentlige ændringen i frekvens af et signal, der reflekteres af et mål i bevægelse. Frekvensen af et signal reflekteret af et objekt, der bevæger sig mod en observatør, vil være højere end frekvensen af det originale signal. Frekvensen af et signal, der reflekteres af et objekt, der bevæger sig væk fra en observatør, vil være lavere end frekvensen af det originale signal. Dette Doppler-skiftfenomen kan registreres, når signalets frekvens øges eller formindskes i forhold til det originale signal over tid. De efterfølgende ændringer i frekvens bruges til at beregne hastighed af et objekt i forhold til observatøren.
Computere bruges til at digitalisere de indsamlede oplysninger, når hvert signal udsendes, reflekteres og modtages. I sin enkleste form udsender en Doppler-radar en elektromagnetisk bølge ved et mål. Ved kontakt spredes bølgen, og noget af bølgen reflekteres tilbage til radaren. En digital Doppler-modtagercomputer prøver den reflekterede bølge og beregner faseskiftet fra den udsendte bølge og bestemmer ændringen i frekvens. Objektets hastighed kan beregnes ud fra ændringerne i frekvens, skønt målet og bæringen af målet ikke kan bestemmes.
Efterhånden som computernes hastighed og opbevaringsstørrelse er forbedret, har deres evne til at behandle mere information tilgængelig fra Doppler-skift. For eksempel kan hurtigere computere styre informationen, der stammer fra den hurtige emission af mikrobølgepulser i stedet for et simpelt kontinuerligt bølgesignal. Tidsforsinkelsen for en puls til at hoppe tilbage fra et mål kan beregnes såvel som styrken af det returnerede signal. Dette gør det muligt at bestemme målets placering og densitet sammen med dets relative hastighed. Disse Pulse-Doppler-radarer scanner typisk 360 grader rundt radaren i forskellige højder, og digitale Doppler-computere udgør en sammensætning af de indsamlede data.
Vejret Doppler bruger Pulse-Doppler radar til at undersøge bevægelsen af storme og intensiteten af nedbør. Vanddråber i skyer og nedbør afspejler elektromagnetiske bølger. Digital Doppler-behandling kan således bruges til at bestemme hastigheden og intensiteten af et nærliggende stormsystem ud fra skyens bevægelseshastighed. Bølger, der reflekteres fra tæt hagl eller kraftigt regn, vil være stærke, mens sne og regn virker mere som sigter, dæmper og spreder bølgerne og resulterer i svagere signaler. Ved hjælp af pulstidforsinkelsesanalyse kan den nøjagtige placering af en storm bestemmes såvel som typen af nedbør.
Computere præsenterer oplysningerne i to typer Doppler-kort. I et reflektivitetskort er nedbørsinformation farvekodet efter intensitet og overlejret på et geografisk kort, der angiver positionering. Et andet Doppler-kort viser en storms radiale hastighed, som kan bruges til at bestemme vindretningen. Alvorlige vejrsystemer som orkaner, supercell tordenvejr og tornadoer efterlader tydelige underskrifter på Doppler-hastighedskort, hvilket giver prognoserne mulighed for at udsende alvorlige vejradvarsler.
Civile Doppler-producenters innovationer har gjort deres teknologi praktisk inden for det medicinske område. En sådan anvendelse er ekkokardiografier, der tester vaskulær blodgennemstrømning. Ligeledes vinder 3D Doppler-føtale sonogrammer popularitet, da de tillader forældre og læger at visualisere billeder i høj opløsning af et foster, der bevæger sig i livmoderen.