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多普勒天气雷达的工作原理

发布时间:2019-10-17 11:45 来源:未知 编辑:admin

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  多普勒效应(Doppler effect)是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。多普勒认为,物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面,产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低(红移 (red shift))。波源的速度越高,所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象(包括光波) 都存在多普勒效应。

  天气雷达间歇性地向空中发射电磁波(称为脉冲式电磁波),它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播,在传播的路径上,若遇到了气象目标物,脉冲电磁波被气象目标物散射,其中散射返回雷达的电磁波(称为回波信号,也称为后向散射),在荧光屏上显示出气象目标的空间位置等的特征。

  在雷达探测中,气象目标的空间位置是用雷达天线至目标物的直线距离R(亦称斜距),雷达天线的仰角和方位角来表示。斜距R可根据电磁波在大气中的传播速度C和探测脉冲与回波信号之间的时间间隔来确定。电磁波在大气中传播速度是略小于它在真空中的传播速度,但对斜距精度影响不大,故近似用C来表示。

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