Cos'è Digital Doppler?
Digital Doppler è una tecnica di elaborazione del segnale che utilizza l'effetto Doppler per calcolare la velocità degli oggetti. In origine, i militari hanno sviluppato tecniche Doppler digitali per radar utilizzate per tracciare, cercare e illuminare obiettivi. Con la diminuzione del costo dell'informatica digitale, le applicazioni civili dei radar Doppler sono diventate comuni, come il ruolo essenziale del radar Pulse-Doppler nelle previsioni meteorologiche. Anche le tecniche di imaging Doppler digitale sono sempre più utilizzate in diversi campi medici.
L'effetto Doppler è essenzialmente il cambiamento di frequenza di un segnale riflesso da un bersaglio in movimento. La frequenza di un segnale riflesso da un oggetto che si sposta verso un osservatore sarà più alta della frequenza del segnale originale. La frequenza di un segnale riflesso da un oggetto che si allontana da un osservatore sarà inferiore alla frequenza del segnale originale. Questo fenomeno di spostamento Doppler può essere registrato quando la frequenza di un segnale aumenta o diminuisce in relazione al segnale originale nel tempo. Le successive variazioni di frequenza vengono utilizzate per calcolare la velocità di un oggetto in relazione all'osservatore.
I computer vengono utilizzati per digitalizzare le informazioni raccolte quando ciascun segnale viene emesso, riflesso e ricevuto. Nella sua forma più semplice, un radar Doppler emette un'onda elettromagnetica su un bersaglio. Al contatto, l'onda viene dispersa e parte dell'onda viene riflessa sul radar. Un computer ricevitore Doppler digitale campiona l'onda riflessa e calcola lo sfasamento dall'onda emessa, determinando la variazione di frequenza. La velocità dell'oggetto può essere calcolata dalle variazioni di frequenza, sebbene non sia possibile determinare la portata e il rilevamento del bersaglio.
Poiché la velocità e le dimensioni di archiviazione dei computer sono migliorate, anche la loro capacità di elaborare più informazioni disponibili dai turni di Doppler. Ad esempio, i computer più veloci possono gestire le informazioni derivate dalla rapida emissione di impulsi a microonde anziché da un semplice segnale ad onda continua. È possibile calcolare il ritardo di ritorno di un impulso da un target, nonché l'intensità del segnale restituito. Ciò consente di determinare la posizione e la densità del bersaglio insieme alla sua velocità relativa. In genere questi radar Pulse-Doppler scansionano a 360 gradi attorno al radar a varie altezze, e i computer Doppler digitali compongono i dati raccolti.
Weather Doppler utilizza il radar Pulse-Doppler per studiare il movimento delle tempeste e l'intensità delle precipitazioni. Le goccioline d'acqua nelle nuvole e le precipitazioni riflettono le onde elettromagnetiche. L'elaborazione Doppler digitale può quindi essere utilizzata per determinare la velocità e l'intensità di un sistema di tempesta in avvicinamento dalla velocità del movimento delle nuvole. Le onde riflesse da una densa grandine o da forti piogge saranno forti, mentre neve e pioviggine si comportano più come setacci, attenuando e disperdendo le onde e dando luogo a segnali più deboli. Utilizzando l'analisi del ritardo del tempo dell'impulso, è possibile determinare la posizione esatta di una tempesta e il tipo di precipitazione.
I computer presentano le informazioni in due tipi di mappe Doppler. In una mappa di riflettività, le informazioni sulle precipitazioni sono codificate per colore per intensità e sovrapposte su una mappa geografica che indica il posizionamento. Una seconda mappa Doppler mostra la velocità radiale di una tempesta, che può essere utilizzata per determinare la direzione del vento. Gravi sistemi meteorologici come uragani, temporali supercellulari e tornado lasciano firme rivelatrici sulle mappe della velocità Doppler, consentendo ai meteorologi di emettere gravi allerta meteorologiche.
Le innovazioni del produttore di Civilian Doppler hanno reso la loro tecnologia pratica in campo medico. Una di queste applicazioni sono gli ecocardiografi che testano il flusso sanguigno vascolare. Allo stesso modo, gli sonogrammi fetali 3D Doppler stanno guadagnando popolarità, poiché consentono a genitori e medici di visualizzare immagini ad alta risoluzione di un feto che si muove all'interno dell'utero.