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  雷达测速与激光测速的原理与比较  
     
发布时间:2010.09.05 来源:斯德克测速雷达网 阅读次数:
 

多卜勒效应和雷达测速

你一定有这样的经验,当你站在马路旁边,即使没有去注视路面上车辆的行驶的情况,单凭耳朵的听觉判断,你能感到一辆汽车正在驶过来,或者离你而去。这里面当然依靠汽车行驶的声间是渐强还是渐弱,但细细想想,主要还是根据汽车行驶的车轮声或剌叭声调的变化。原来,车辆驶近时,声音要变尖,也就是说,音调要高些;开过以后,远离的时候,声音会越来越低。

为什么会这样呢?原来,声音的形成,首先是由于发声体的振动,然后在它周围的空气中形成了一会疏一会密的声波,传到耳朵里,使耳膜随着它同样地振动起来,人们就听到了声音。耳膜每秒钟振动的次数多,人就感到音调高;反之,耳膜每秒钟振动的次数少,人就感到音调低。照这样说,声源发出什么声,我们听到的就是什么调。问题的关键在于汽车在怎样的运动。汽车匀速驶来,轮胎与地面摩擦产生的声波传来时“疏”、“密”、“疏”、“密”是按一定规律,一定距离排列的,可当汽车向你开来时,它把空气中声波的“疏”和“密”压得更紧了,“疏”、“密”的问题更近了,人们听到的音调也就高了。反之,当汽车离你远去时,它把空气中的疏密拉开了,听到的声音频率就小了,音调也就低了。汽车的速度越高,音调的变化也越大。在科学上,我们把这种听到音调与发声体音调不同的现象,称为“多卜勒效应”。
有趣的是,雷达测速计也正是根据多卜勒效应的原理研制出来的。

我们知道,小汽车可以开得很快,可是为了保证安全,在某些路段上,交通警察要对车速进行限制。那么,在汽车快速行进时,交通警察是怎样知道它们行驶的速度呢?最常用的测速仪器叫雷达测速计,它的外形很象一支大型信号枪,它也有枪筒,手柄、板机等部件,在枪的后面有一排数码管。把枪口对准行驶的车辆,一扣板机,一束微波就射向行驶中的车辆。微波是波长很短的无线电波,微波的方向性很好,速度等于光速。微波遇到车辆立即被反射回来,再被雷达测速计接收。这样一来一回,不过几十万分之一秒的时间,数码管上就会显示出所测车辆的车速。

它所依据的原理依然是“多卜勒效应”。雷达测速计发出一个频率为1000兆赫的脉冲微波,如果微波射在静止不动的车辆上,被反射回来,它的反射波频率不会改变,仍然是1000兆赫。反之,如果车辆在行驶,而且速度很快,那么,根据多卜勒效应,反射波频率与发射波的频率就不相同。通过对这种微波频率微细变化的精确测定,求出频率的差异,通过电脑就可以换算出汽车的速度了。当然,这一切都是自动进行的。
雷达测速计的测速范围大约在每小时24公里到199公里之间,测速范围比较大,精确度也相当高,车速在每小时100公里时,误差不会超过1公里/小时。

测速雷达朝向公路,可以测量车速,如果指向天空,就可以测云层的高度,测云层的速度。当然,要测几十公里外,甚至上百公里外的飞机,也是这个原理,只不过要向它扫描的空间连续发射微波束,这些微波束遇到飞机再反射回来,已经极其微弱了,要想把它接收到,分辨清并计算出来,就很困难了,这就需要一个庞大的灵敏的雷达。

雷达测速与激光测速的比较

目前,国际上所采用的流行的“流动电子警察”或“可搬移电子警察”主要由:激光测速仪、雷达测速仪与摄像机或照相机的组合而成。

一、激光测速仪
激光测速仪是采用激光测距的原理。激光测距(即电磁波,其速度为30万公里/秒),是通过对被测物体发射激光光束,并接收该激光光束的反射波,记录该时间差,来确定被测物体与测试点的距离。激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,取得在该一时段内被测物体的移动距离,从而得到该被测物体的移动速度。
因此,激光测速具有以下几个特点:
1、由于该激光光束基本为射线,估测速距离相对于雷达测速有效距离远,可测1000M外;
2、测速精度高,误差<1公里;
3、鉴于激光测速的原理,激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点,又由于被测车辆距离太远、且处于移动状态,或者车体平面不大,而导致激光测速成功率低、难度大,特别是执勤警员的工作强度很大、很易疲劳。
4、鉴于激光测速的原理,激光测速器不可能具备在运 动中使用,只能在静止状态下应用;因此,激光测速仪不能称之为“流动电子警察”。在静止状态下使用时,司机很容易发现有检测,因此达不到预期目的。
5、价格昂贵,现在经过正规途径进口的激光测速仪(不 含取景和控制部分)价格至少在一万美金左右。

二、雷达测速仪
雷达测速的原理是应用多谱勒效应,即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应,雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度。因此,具有以下特点:
1、雷达波束较激光光束(射线)的照射面大,因此雷达测速易于捕捉目标,无须精确瞄准。
2、雷达测速设备可安装在巡逻车上,在运动中的实现检测车速,是“流动电子警察”非常重要的组成部分;
3、雷达固定测速误差为±1Km/h,运动时测误差为±2Km/h,完全可以满足对交通违章查处的要求;
4、雷达发射的电磁波波束有一定的张角,固有效测速距离相对于激光测速较近,最远测速距离为800M(针对大车)。
5、雷达测速仪因技术成熟,价格适中。因此,广受欢迎。
6、雷达测速仪发射波束的张角是一个很重要的技术指标。张角越大,测速准确率越易受影响;反之,则影响较小。

 
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