Hva er digital doppler?
Digital Doppler er en signalbehandlingsteknikk som bruker Doppler-effekten til å beregne gjenstandens hastighet. Opprinnelig utviklet militæret digitale Doppler-teknikker for radarer som ble brukt til å spore, søke og belyse mål. Etter hvert som kostnadene for digital databehandling falt, har sivile applikasjoner av Doppler-radarer blitt vanlige, for eksempel den viktige rollen som Pulse-Doppler-radar i værvarslingen. Digital Doppler-avbildningsteknikker brukes også i økende grad innen forskjellige medisinske felt.
Doppler-effekten er i hovedsak endringen i frekvens av et signal reflektert av et mål i bevegelse. Frekvensen til et signal reflektert av et objekt som beveger seg mot en observatør, vil være høyere enn frekvensen til det originale signalet. Frekvensen til et signal reflektert av et objekt som beveger seg bort fra en observatør vil være lavere enn frekvensen til det originale signalet. Dette Doppler-skiftfenomenet kan registreres når signalets frekvens øker eller synker i forhold til det originale signalet over tid. De påfølgende endringene i frekvens brukes til å beregne hastigheten til et objekt i forhold til observatøren.
Datamaskiner brukes til å digitalisere informasjonen som samles inn etter hvert som hvert signal sendes ut, reflekteres og mottas. I sin enkleste form avgir en Doppler-radar en elektromagnetisk bølge mot et mål. Ved kontakt spres bølgen, og noe av bølgen reflekteres tilbake til radaren. En digital Doppler-mottakercomputer prøver den reflekterte bølgen og beregner faseforskyvningen fra den utsendte bølgen og bestemmer frekvensendringen. Objektets hastighet kan beregnes ut fra endringene i frekvens, selv om rekkevidden og peiling på målet ikke kan bestemmes.
Etter hvert som hastigheten og lagringsstørrelsen til datamaskiner har blitt bedre, har deres evne til å behandle mer informasjon tilgjengelig fra Doppler-skift. For eksempel kan raskere datamaskiner administrere informasjonen hentet fra den raske utslipp av mikrobølgepulser i stedet for et enkelt kontinuerlig bølgesignal. Tidsforsinkelsen for en puls å sprette tilbake fra et mål kan beregnes så vel som styrken til det returnerte signalet. Dette gjør det mulig å bestemme målets posisjon og tetthet i forbindelse med dets relative hastighet. Vanligvis skanner disse Pulse-Doppler-radarene 360 grader rundt radaren i mange høydedrag, og digitale Doppler-datamaskiner utgjør en sammensatt av de innsamlede dataene.
Weather Doppler bruker Pulse-Doppler radar for å studere bevegelse av stormer og intensiteten på nedbør. Vanndråper i skyer og nedbør gjenspeiler elektromagnetiske bølger. Digital Doppler-prosessering kan således brukes til å bestemme hastigheten og intensiteten til et nærmerende stormsystem ut fra skyenes bevegelseshastighet. Bølger som reflekteres av tett hagl eller kraftig regn vil være sterke, mens snø og duskregn fungerer mer som siver, demper og sprer bølgene og resulterer i svakere signaler. Ved bruk av pulstidforsinkelsesanalyse kan den eksakte plasseringen av en storm bestemmes, så vel som typen nedbør.
Datamaskiner presenterer informasjonen i to typer Doppler-kart. I et refleksivitetskart er nedbørsinformasjon fargekodet etter intensitet og lagt på et geografisk kart som indikerer posisjonering. Et andre Doppler-kart viser en storms radiale hastighet, som kan brukes til å bestemme vindretningen. Alvorlige værsystemer som orkaner, supercell-tordenvær og tornadoer etterlater lette signaturer på Doppler-hastighetskart, slik at spådommer kan utgi alvorlige værvarsler.
Sivile Doppler-produsentens innovasjoner har gjort teknologien praktisk innen det medisinske feltet. En slik applikasjon er ekkokardiografier som tester vaskulær blodstrøm. På samme måte får 3D Doppler fosteresonogrammer stadig større popularitet, siden de lar foreldre og leger visualisere bilder med høy oppløsning av et foster som beveger seg i livmoren.