Vad är digital doppler?
Digital Doppler är en signalbehandlingsteknik som använder Doppler-effekten för att beräkna objektets hastighet. Ursprungligen utvecklade militären digitala Doppler-tekniker för radar som används för att spåra, söka och belysa mål. När kostnaden för digital databehandling minskade har civila applikationer av Doppler-radar blivit vanliga, till exempel den väsentliga rollen för Pulse-Doppler-radar i väderprognos. Digital Doppler-avbildningstekniker används också alltmer inom olika medicinska områden.
Doppler-effekten är i huvudsak förändringen i frekvens för en signal som reflekteras av ett mål i rörelse. Frekvensen för en signal reflekterad av ett objekt som rör sig mot en observatör kommer att vara högre än den ursprungliga signalens frekvens. Frekvensen för en signal reflekterad av ett objekt som rör sig bort från en observatör kommer att vara lägre än den ursprungliga signalens frekvens. Detta Doppler-skiftfenomen kan spelas in när signalens frekvens ökar eller minskar i förhållande till den ursprungliga signalen över tid. De efterföljande förändringarna i frekvens används för att beräkna hastighet hos ett objekt i förhållande till observatören.
Datorer används för att digitalisera den insamlade informationen när varje signal sänds, reflekteras och tas emot. I sin enklaste form avger en Doppler-radar en elektromagnetisk våg vid ett mål. Vid kontakt sprids vågen och en del av vågen reflekteras tillbaka till radaren. En digital Doppler-mottagardator samplar den reflekterade vågen och beräknar fasskiftet från den utsända vågen och bestämmer förändringen i frekvens. Objektets hastighet kan beräknas utifrån förändringar i frekvens, även om målsområdet och bärningen av målet inte kan bestämmas.
När datorns hastighet och lagringsstorlek har förbättrats så har deras förmåga att bearbeta mer information tillgänglig från Doppler-skift. Till exempel kan snabbare datorer hantera informationen som härrör från snabb utsläpp av mikrovågsimpulser istället för en enkel kontinuerlig vågsignal. Tidsfördröjningen för en puls att studsa tillbaka från ett mål kan beräknas såväl som styrkan hos den returnerade signalen. Detta gör att målets position och densitet kan bestämmas i samband med dess relativa hastighet. Vanligtvis skannar dessa Pulse-Doppler-radar 360 grader runt radaren på olika höjder, och digitala Doppler-datorer utgör en sammansättning av den insamlade informationen.
Weather Doppler använder Pulse-Doppler-radar för att studera stormens rörelse och nederbördsintensiteten. Vattendroppar i moln och nederbörd återspeglar elektromagnetiska vågor. Digital dopplerbearbetning kan således användas för att bestämma hastigheten och intensiteten hos ett närmande stormsystem utifrån molnens rörelseshastighet. Vågor som reflekteras av tätt hagel eller kraftigt regn kommer att vara starka, medan snö och regn fungerar mer som sikt, dämpar och sprider vågorna och resulterar i svagare signaler. Med hjälp av pulstidfördröjningsanalys kan den exakta platsen för en storm bestämmas liksom typen av nederbörd.
Datorer presenterar informationen i två typer av Doppler-kartor. I en reflektivitetskarta är utfällningsinformation färgkodad efter intensitet och överlagras på en geografisk karta som indikerar positionering. En andra Doppler-karta visar en storms radiella hastighet, som kan användas för att bestämma vindriktningen. Svåra vädersystem som orkaner, stormcelliga åskväder och tornadon lämnar tydliga signaturer på Doppler-hastighetskartor, vilket gör det möjligt för prognosmännen att utfärda svåra vädervarningar.
Den civila Doppler-tillverkarens innovationer har gjort sin teknik praktisk inom det medicinska området. En sådan applikation är ekokardiografier som testar vaskulärt blodflöde. På samma sätt får 3D-Doppler-fostersonogrammer en popularitet eftersom de tillåter föräldrar och läkare att visualisera högupplösta bilder av ett foster som rör sig inuti livmodern.