디지털 도플러 란?

Digital Doppler는 도플러 효과를 사용하여 물체의 속도를 계산하는 신호 처리 기술입니다. 원래 군대는 표적을 추적, 탐색 및 조명하는 데 사용되는 레이더 용 디지털 도플러 기술을 개발했습니다. 디지털 컴퓨팅 비용이 감소함에 따라 일기 예보에서 Pulse-Doppler 레이더의 필수 역할과 같은 도플러 레이더의 민간 애플리케이션이 일반화되었습니다. 디지털 도플러 이미징 기술은 다른 의료 분야에서도 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

도플러 효과는 기본적으로 동작중인 대상에 의해 반사되는 신호의 주파수 변화입니다. 관찰자를 향해 움직이는 물체에 의해 반사 된 신호의 주파수는 원래 신호의 주파수보다 더 높습니다. 관찰자로부터 멀어지는 물체에 의해 반사 된 신호의 주파수는 원래 신호의 주파수보다 낮습니다. 이러한 도플러 편이 현상은 시간이 지남에 따라 원래 신호와 관련하여 신호의 주파수가 증가 또는 감소함에 따라 기록 될 수 있습니다. 이후의 주파수 변화는 관찰자와 관련된 물체의 속도를 계산하는 데 사용됩니다.

컴퓨터는 각 신호가 방출, 반사 및 수신 될 때 수집 된 정보를 디지털화하는 데 사용됩니다. 가장 간단한 형태의 도플러 레이더는 표적에서 전자기파를 방출합니다. 접촉하면 파동이 분산되고 파동의 일부가 레이더로 다시 반사됩니다. 디지털 도플러 수신기 컴퓨터는 반사파를 샘플링하고 방출 파에서 위상 변이를 계산하여 주파수 변화를 결정합니다. 물체의 속도는 주파수의 변화로 계산할 수 있지만 목표의 범위와 방위는 결정할 수 없습니다.

컴퓨터의 속도와 스토리지 크기가 향상됨에 따라 Doppler Shift에서 제공하는 더 많은 정보를 처리 할 수 ​​있습니다. 예를 들어, 더 빠른 컴퓨터는 간단한 연속파 신호 대신 마이크로파 펄스의 빠른 방출로 인한 정보를 관리 할 수 ​​있습니다. 펄스가 목표에서 되돌아 오는 시간 지연은 반환 된 신호의 강도뿐만 아니라 계산 될 수 있습니다. 이를 통해 대상의 위치와 밀도를 상대 속도와 함께 결정할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 Pulse-Doppler 레이더는 다양한 고도에서 레이더 주위를 360도 스캔하고 디지털 도플러 컴퓨터는 수집 된 데이터를 합성합니다.

Weather Doppler는 Pulse-Doppler 레이더를 사용하여 폭풍의 움직임과 강수의 강도를 연구합니다. 구름과 강수량의 물방울은 전자기파를 반영합니다. 따라서 디지털 도플러 처리는 구름 운동 속도로부터 접근하는 폭풍 시스템의 속도와 강도를 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 울창한 우박이나 폭우에서 반사 된 파도는 강할 수 있지만, 눈과 이슬비는 체처럼 작용하여 파도를 감쇠 및 분산시켜 더 약한 신호를 생성합니다. 펄스 시간 지연 분석을 사용하면 강우 유형뿐만 아니라 폭풍의 정확한 위치를 확인할 수 있습니다.

컴퓨터는 두 가지 유형의 도플러 맵에 정보를 제공합니다. 반사도 맵에서, 강수 정보는 강도에 의해 컬러 코딩되고 위치를 나타내는 지리적 맵 상에 중첩된다. 두 번째 도플러 맵은 풍향을 결정하는 데 사용할 수있는 폭풍의 방사형 속도를 표시합니다. 허리케인, 수 퍼셀 뇌우 및 토네이도와 같은 악천후 시스템은 도플러 속도 맵에 성명을 남기므로 예측자가 심각한 기상 경보를 발령 할 수 있습니다.

민간인 도플러 제조업체의 혁신으로 의료 분야에서 기술이 실용화되었습니다. 그러한 응용 중 하나는 혈관 혈류를 테스트하는 심 초음파 계입니다. 마찬가지로, 3D 도플러 태아 초음파는 부모와 의사가 자궁 내에서 움직이는 태아의 고해상도 이미지를 시각화 할 수 있기 때문에 인기를 얻고 있습니다.