رادارها چگونه کار میکنند!

[سمندون 19437]

رادارها از جمله تجهیزاتی هستند كه كاربردهای متنوع و مختلفی دارند. مثلا كاربران نظامی یا كاربران كنترل ترافیك هوایی از آن برای كنترل و هدایت مسیر هواپیماها روی زمین و یا در آسمان استفاده می‌كنند، ایستگاه‌های هواشناسی از رادارها جهت پیگرد و شناسایی مسیر حركت ابرها و توفان‌ها یا گردبادهای مختلف استفاده می‌كنند. رادارها از جمله تجهیزاتی هستند كه كاربردهای متنوع و مختلفی دارند. مثلا كاربران نظامی یا كاربران كنترل ترافیك هوایی از آن برای كنترل و هدایت مسیر هواپیماها روی زمین و یا در آسمان استفاده می‌كنند، ایستگاه‌های هواشناسی از رادارها جهت پیگرد و شناسایی مسیر حركت ابرها و توفان‌ها یا گردبادهای مختلف استفاده می‌كنند.

حتی انواع ساده‌تری نیز وجود دارند كه شاید تا به حال به آنها توجهی نكرده‌ایم، برای مثال در بازكن‌های خودكار (با نزدیك شدن انسان یا اجسام به در، آنها خود به خود گشوده می‌شوند) از این جمله و نوعی از رادارها هستند، بنابراین امروزه رادارها یك فناوری بسیار كارآمد محسوب می‌شوند. این تجهیزات معمولا برای سه منظور به كار می‌روند كه عبارتند از:

- تعیین فاصله نسبت به یك جسم یا اجسام: معمولا برای اجسامی كه در حركت هستند مانند هواپیماها، كشتی‌ها، قایق‌ها و... این نوع از رادارها می‌توانند ساده یا بسیار پیشرفته باشند كه انواع پیشرفته حتی می‌توانند برای مثال، نوع و مدل هواپیما را نیز شناسایی كنند.

- تعیین سرعت یك جسم متحرك

- جهت تهیه نقشه: سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها معمولا از این نوع رادارها جهت تهیه نقشه‌های سه بعدی از سطح سیارات و كرات دیگر استفاده می‌كنند.

رادارها برای انجام موارد یاد شده از فنون مربوط به انتشار و انعكاس امواج رادیویی بهره می‌برند.

[سمندون 19437]

پژواك یا انعكاس صدا:

این ویژگی است كه همه شما تا به حال آن را آزموده‌اید، بر این اساس اگر كسی در یك دالان و یا یك چاه فریاد بكشد طنین‌ صدای خود را با تاخیر چند لحظه‌ای دوباره خواهد شنید. پژواك صدا هنگامی روی می‌دهد كه امواج صوت پس از برخورد به سطوح مختلف دوباره انعكاس می‌یابند و به سمت فرستنده بازمی‌گردند. فاصله زمانی میان ارسال صدا و دریافت مجدد آن، وابسته به میزان مسافت بین فرستنده امواج و سطح منعكس كننده آن‌ها است. رادارها نیز به كمك ارسال امواج رادیویی و دریافت امواج بازتابیده یا منعكس شده از طرف اجسام قادرند تا فاصله و سرعت حركت اجسام را برآورد و تعیین كنند.

این شیوه در زیر آب برای زیردریایی‌ها و خارج از آب و در هوا برای دیگر تجهیزات كاربرد دارد كه البته رادارهای صوتی كه خارج از آب به كار می‌روند چند مشكل دارند كه به شرح زیر است:

- امواج صوتی، از آنجا كه قابلیت شنیده شدن را دارند، ممكن است صداهای ناشی از یك رادار صوتی، برای شما و یا همسایگان اطراف، آزاردهنده و نامطلوب باشند.

- امواج صوتی بازتابیده شده بسیار ضعیف هستند و تشخیص آنها به سختی صورت می‌گیرد.

- عدم توانایی در ارسال امواج صوتی تا مسافت‌های دور.

البته بسیار یا بهتر بگوییم كه تمامی مشكل‌های یاد شده با استفاده از رادارهای فراصوتی به جای رادارهای صوتی قابل برطرف شدن است. بر این اساس رادارها از امواج رادیویی به جای امواج صوتی استفاده می‌كنند. این امواج تا مسافت‌های بیشتری ارسال می‌شوند، نامرئی بوده و حتی در صورتی كه ضعیف باشند نیز به راحتی قابل تشخیص و دریافت خواهند بود.

با نگاهی به عملكرد یك رادار كنترل هوایی با ساختار این تجهیزات بیشتر آشنا می‌شویم. راداری كه برای كنترل هواپیماها در هوا به كار گرفته می‌شود، قادر است تا امواج رادیویی با فركانس بالا را با توان زیاد به صورت هر یك میلیونیم ثانیه یك بار، ارسال كند. به بیان دیگر هر فرستنده و گیرنده رادار، هر ثانیه را به یك میلیون بخش تقسیم كرده و در هر بخش به طور متناوب یك قسمت ارسال و یك قسمت دریافت انجام می‌دهند. به طوری كه در زمان قطع ارسال (هنگام دریافت) منتظر شنیدن امواج برگشتی می‌ماند. با توجه به سرعت انتشار امواج رادیویی كه برابر سرعت انتشار نور است، رادارها قادرند تا براساس اختلاف زمان میان ارسال و دریافت مجدد انعكاس امواج، فاصله و سرعت هواپیماها را دقیقا برآورد كنند.

جالب توجه است كه در رادارهای مخصوص كنترل زمینی، تداخل بیشتری نسبت به رادارهای هوایی به وجود می‌آید چرا كه در مسیر امواج این نوع از رادارها اجسام بیشتری از قبیل كوه‌ها، درختان، ساختمان‌ها و پل‌ها و... وجود دارند.

[سمندون 19437]

رادارهای ردیابی سرعت چگونه كار می‌كنند؟

این روزها همه ما شاهد تخلفات مختلف رانندگی و از جمله سرعت غیرمجاز و بسیار زیاد در بزرگراه‌های شهر هستیم به طوری كه "سرعت غیرمجاز" دیگر به شكل یك قانون‌شكنی عادی و روزمره درآمده است. در این حال نیروهای پلیس و كنترل ترافیك در سراسر دنیا، برای مقابله و برخورد با تخلفات سرعت غیرمجاز خودروها، از نوعی از رادارها كه به آن‌ها رادارهای ردیابی گفته می‌شود استفاده می‌كنند:‌

برای آشنایی با چگونگی كاركرد رادارهای ردیاب، ابتدا باید بدانیم كه آنها قرار است چه چیزی را ردیابی كنند؟

این تجهیزات بیشتر جهت كشف و اندازه‌گیری مقدار سرعت وسایل نقلیه به كار می‌روند، كه به اصطلاح "اسلحه سرعت" نیز نامیده می‌شوند. این وسایل چیزی نیستند جز یك فرستنده و گیرنده رادیویی كه در قالب یك دستگاه واحد عرضه شده‌اند. فرستنده رادیویی موجود در این تجهیزات، با ایجاد نوسان، امواج الكترومغناطیسی را روی بسامدهای مشخصی منتشر می‌كند. همچنین در مدار فرستنده یك تقویت كننده امواج نیز تعبین شده است تا قدرت ارسال دستگاه بیشتر شود.

اما بخش گیرنده این دستگاه درست معكوس قسمت فرستنده عمل می‌كند، یعنی امواج الكترومغناطیسی را پس از دریافت از طریق آنتن، به جریان الكتریسیته تبدیل می‌كند. همان طور كه اشاره شد، رادارها از امواج رادیویی برای شناسایی و تغییر حالت‌های اجسام گوناگون استفاده می‌كنند به طوری كه در زمانی كه امواج رادیویی را در جهت یا جهاتی منتشر می‌كنند، گیرنده آنها منتظر دریافت امواج بازتابیده (منعكس شده) از طرف اجسامی است كه در مسیر سیگنال‌های ارسالی قرار دارند. امواج رادیویی در هوا با سرعت مشخصی حركت می‌كنند، بنابراین دستگاه‌های رادار با محاسبه فاصله زمانی میان ارسال تا دریافت امواج بازتابیده قادرند تا فاصله جسم و سرعت و حتی جهت حركت آن را آشكار سازند.

فرآیند محاسبه سرعت اجسام بر این اساس انجام می‌گیرد كه اگر جسمی نسبت به رادار ثابت باشد، امواج ارسالی از رادار پس از برخورد به آن با حفظ مشخصات سیگنال ارسالی به رادار منعكس و منتقل می‌شوند ولی اگر جسم یا مثلا اتومبیل در حال حركت باشد، سگینال رادیویی ارسال شده از رادار، بعد از برخورد با آن دچار دگرگونی و تغییر (پراكندگی) شده و هر قسمت از آن از جهت متفاوتی به سوی رادار بازخواهد گشت نه به صورت متمركز.

حال بر مبنای جهت حركت خودرو نسبت به موقعیت استقرار رادار، قسمت‌های مختلف سیگنال‌های بازتابیده به مرور ممكن است دیرتر و یا زودتر از قسمت‌های قبلی به رادار برگردند. برای مثال، در صورتی كه یك خودرو در حال حركت بوده و جهت حركت آن طوری است كه هرچه پیش می‌رود از رادار دورتر می‌شود، در این حالت رادار سیگنال‌ها را در هر لحظه با تاخیر بیشتری نسبت به قبل دریافت می‌كند و بالعكس در صورتی كه خودرو به سمت رادار حركت كند و به آن نزدیك شود سگینال‌ها به مرور با تاخیر كمتری به گیرنده منعكس می‌شوند، زیرا در هر لحظه از فاصله میان خودرو و رادار كاسته می‌شود. در نتیجه دستگاه‌های "اسلحه سرعت" با محاسبه و بررسی تغییرات سگینال‌های دریافتی قادرند تا میزان سرعت و جهت اجسام متحرك و خودروها را تخمین زده و تعیین كنند.

نكته مهم آن كه اگر یك "اسلحه راداری" از درون یك خودرو كه خود در حال حركت بوده و برای مثال سرعت آن 50 كیلومتر در ساعت است، مورد استفاده قرار گیرد، هنگامی كه بخواهیم سرعت یك خودرو را كه در جهت مخالف حركت می‌كند محاسبه كنیم، آشكار ساز رادار پس از هدف‌گیری سرعت آن را 20 كیلومتر در ساعت تعیین می‌كند اما حقیقت آن است كه در چنین شرایطی سرعت خودروی مقابل 70 كیلومتر در ساعت است.

اخیرا نوع جدیدی از این نوع رادارها توسط پلیس به كار می‌روند كه با امواج نوری كار می‌كنند، این گونه وسایل كه به نام "اسلحه سرعت لیزری" شناخته می‌شوند امروزه كاربرد وسیعی دارند.

اساس كار در رادارهای لیزری به این‌گونه است كه دستگاه با ارسال پرتوی لیزری مادون قرمز هنگام عبور یك وسیله نقلیه از جاده فاصله زمانی قطع و وصل شدن مسیر پرتو كه به علت عبور خودرو انجام می‌گیرد را سنجیده و سرعت آن را تخمین می‌زند. این تجهیزات هم به صورت دستی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و هم به طور ثابت نصب و سرعت خودروهای عبوری را به صورت خودكار ثبت و ضبط كنند. در این حالت دستگاه براساس برنامه‌ریزی قبلی، می‌تواند طوری تنظیم شود كه هنگام عبور خودروهایی با سرعت بیش از حد مجاز تعیین شده، دوربین تعبیه شده در سیستم از آن (شماره پلاك و چهره راننده) یك عكس تهیه كرده و آن را به مركز كنترل پلیس ارسال كند.