رادارها از جمله تجهیزاتی هستند که کاربردهای متنوع و مختلفی دارند. مثلا کاربران نظامی یا کاربران کنترل ترافیک هوایی از آن برای کنترل و هدایت مسیر هواپیماها روی زمین و یا در آسمان استفاده میآکنند، ایستگاهآهای هواشناسی از رادارها جهت پیگرد و شناسایی مسیر حرکت ابرها و توفانآها یا گردبادهای مختلف استفاده میآکنند.
حتی انواع سادهآتری نیز وجود دارند که شاید تا به حال به آنها توجهی نکردهآایم، برای مثال در بازکنآهای خودکار (با نزدیک شدن انسان یا اجسام به در، آنها خود به خود گشوده میآشوند) از این جمله و نوعی از رادارها هستند، بنابراین امروزه رادارها یک فناوری بسیار کارآمد محسوب میآشوند. این تجهیزات معمولا برای سه منظور به کار میآروند که عبارتند از:
- تعیین فاصله نسبت به یک جسم یا اجسام: معمولا برای اجسامی که در حرکت هستند مانند هواپیماها، کشتیآها، قایقآها و... این نوع از رادارها میآتوانند ساده یا بسیار پیشرفته باشند که انواع پیشرفته حتی میآتوانند برای مثال، نوع و مدل هواپیما را نیز شناسایی کنند.
- تعیین سرعت یک جسم متحرک
- جهت تهیه نقشه: سفینهآهای فضایی و ماهوارهآها معمولا از این نوع رادارها جهت تهیه نقشهآهای سه بعدی از سطح سیارات و کرات دیگر استفاده میآکنند.
رادارها برای انجام موارد یاد شده از فنون مربوط به انتشار و انعکاس امواج رادیویی بهره میآبرند.
پژواک یا انعکاس صدا:
این ویژگی است که همه شما تا به حال آن را آزمودهآاید، بر این اساس اگر کسی در یک دالان و یا یک چاه فریاد بکشد طنینآ صدای خود را با تاخیر چند لحظهآای دوباره خواهد شنید. پژواک صدا هنگامی روی میآدهد که امواج صوت پس از برخورد به سطوح مختلف دوباره انعکاس میآیابند و به سمت فرستنده بازمیآگردند. فاصله زمانی میان ارسال صدا و دریافت مجدد آن، وابسته به میزان مسافت بین فرستنده امواج و سطح منعکس کننده آنآها است. رادارها نیز به کمک ارسال امواج رادیویی و دریافت امواج بازتابیده یا منعکس شده از طرف اجسام قادرند تا فاصله و سرعت حرکت اجسام را برآورد و تعیین کنند.
این شیوه در زیر آب برای زیردریاییآها و خارج از آب و در هوا برای دیگر تجهیزات کاربرد دارد که البته رادارهای صوتی که خارج از آب به کار میآروند چند مشکل دارند که به شرح زیر است:
- امواج صوتی، از آنجا که قابلیت شنیده شدن را دارند، ممکن است صداهای ناشی از یک 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 میآگیرد.
- عدم توانایی در ارسال امواج صوتی تا مسافتآهای دور.
البته بسیار یا بهتر بگوییم که تمامی مشکلآهای 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 میآکنند. این امواج تا مسافتآهای بیشتری ارسال میآشوند، نامرئی بوده و حتی در صورتی که ضعیف باشند نیز به راحتی قابل تشخیص و دریافت خواهند بود.
با نگاهی به عملکرد یک رادار کنترل هوایی با ساختار این تجهیزات بیشتر آشنا میآشویم. راداری که برای کنترل هواپیماها در هوا به کار گرفته میآشود، قادر است تا امواج رادیویی با فرکانس بالا را با توان زیاد به صورت هر یک میلیونیم ثانیه یک بار، ارسال کند. به بیان دیگر هر فرستنده و گیرنده رادار، هر ثانیه را به یک میلیون بخش تقسیم کرده و در هر بخش به طور متناوب یک قسمت ارسال و یک قسمت دریافت انجام میآدهند. به طوری که در زمان قطع ارسال (هنگام دریافت) منتظر شنیدن امواج برگشتی میآماند. با توجه به سرعت انتشار امواج رادیویی که برابر سرعت انتشار نور است، رادارها قادرند تا براساس اختلاف زمان میان ارسال و دریافت مجدد انعکاس امواج، فاصله و سرعت هواپیماها را دقیقا برآورد کنند.
جالب توجه است که در رادارهای مخصوص کنترل زمینی، تداخل بیشتری نسبت به رادارهای هوایی به وجود میآآید چرا که در مسیر امواج این نوع از رادارها اجسام بیشتری از قبیل کوهآها، درختان، ساختمانآها و پلآها و... وجود دارند.
رادارهای ردیابی سرعت چگونه کار میآکنند؟
این روزها همه ما شاهد تخلفات مختلف رانندگی و از جمله سرعت غیرمجاز و بسیار زیاد در بزرگراهآهای شهر هستیم به طوری که "سرعت غیرمجاز" دیگر به شکل یک قانونآشکنی عادی و روزمره درآمده است. در این حال نیروهای پلیس و کنترل ترافیک در سراسر دنیا، برای مقابله و برخورد با تخلفات سرعت غیرمجاز خودروها، از نوعی از رادارها که به آنآها رادارهای ردیابی گفته میآشود استفاده میآکنند:
برای آشنایی با چگونگی کارکرد رادارهای ردیاب، ابتدا باید بدانیم که آنها قرار است چه چیزی را ردیابی کنند؟
این تجهیزات بیشتر جهت کشف و اندازهآگیری مقدار سرعت وسایل نقلیه به کار میآروند، که به اصطلاح "اسلحه سرعت" نیز نامیده میآشوند. این وسایل چیزی نیستند جز یک فرستنده و گیرنده رادیویی که در قالب یک دستگاه واحد عرضه شدهآاند. فرستنده رادیویی موجود در این تجهیزات، با ایجاد نوسان، امواج الکترومغناطیسی را روی بسامدهای مشخصی منتشر میآکند. همچنین در مدار فرستنده یک تقویت کننده امواج نیز تعبین شده است تا قدرت ارسال دستگاه بیشتر شود.
اما بخش گیرنده این دستگاه درست معکوس قسمت فرستنده عمل میآکند، یعنی امواج الکترومغناطیسی را پس از دریافت از طریق آنتن، به جریان الکتریسیته تبدیل میآکند. همان طور که اشاره شد، رادارها از امواج رادیویی برای شناسایی و تغییر حالتآهای اجسام گوناگون استفاده میآکنند به طوری که در زمانی که امواج رادیویی را در جهت یا جهاتی منتشر میآکنند، گیرنده آنها منتظر دریافت امواج بازتابیده (منعکس شده) از طرف اجسامی است که در مسیر سیگنالآهای ارسالی قرار دارند. امواج رادیویی در هوا با سرعت مشخصی حرکت میآکنند، بنابراین دستگاهآهای رادار با محاسبه فاصله زمانی میان ارسال تا دریافت امواج بازتابیده قادرند تا فاصله جسم و سرعت و حتی جهت حرکت آن را آشکار سازند.
فرآیند محاسبه سرعت اجسام بر این اساس انجام میآگیرد که اگر جسمی نسبت به رادار ثابت باشد، امواج ارسالی از رادار پس از برخورد به آن با حفظ مشخصات سیگنال ارسالی به رادار منعکس و منتقل میآشوند ولی اگر جسم یا مثلا اتومبیل در حال حرکت باشد، سگینال رادیویی ارسال شده از رادار، بعد از برخورد با آن دچار دگرگونی و تغییر (پراکندگی) شده و هر قسمت از آن از جهت متفاوتی به سوی رادار بازخواهد گشت نه به صورت متمرکز.
حال بر مبنای جهت حرکت خودرو نسبت به موقعیت استقرار رادار، قسمتآهای مختلف سیگنالآهای بازتابیده به مرور ممکن است دیرتر و یا زودتر از قسمتآهای قبلی به رادار برگردند. برای مثال، در صورتی که یک خودرو در حال حرکت بوده و جهت حرکت آن طوری است که هرچه پیش میآرود از رادار دورتر میآشود، در این حالت رادار سیگنالآها را در هر لحظه با تاخیر بیشتری نسبت به قبل دریافت میآکند و بالعکس در صورتی که خودرو به سمت رادار حرکت کند و به آن نزدیک شود سگینالآها به مرور با تاخیر کمتری به گیرنده منعکس میآشوند، زیرا در هر لحظه از فاصله میان خودرو و رادار کاسته میآشود. در نتیجه دستگاهآهای "اسلحه سرعت" با محاسبه و بررسی تغییرات سگینالآهای دریافتی قادرند تا میزان سرعت و جهت اجسام متحرک و خودروها را تخمین زده و تعیین کنند.
نکته مهم آن که اگر یک "اسلحه راداری" از درون یک خودرو که خود در حال حرکت بوده و برای مثال سرعت آن 50 کیلومتر در ساعت است، مورد استفاده قرار گیرد، هنگامی که بخواهیم سرعت یک خودرو را که در جهت مخالف حرکت میآکند محاسبه کنیم، آشکار ساز رادار پس از هدفآگیری سرعت آن را 20 کیلومتر در ساعت تعیین میآکند اما حقیقت آن است که در چنین شرایطی سرعت خودروی مقابل 70 کیلومتر در ساعت است.
اخیرا نوع جدیدی از این نوع رادارها توسط پلیس به کار میآروند که با امواج نوری کار میآکنند، این گونه وسایل که به نام "اسلحه سرعت لیزری" شناخته میآشوند امروزه کاربرد وسیعی دارند.
اساس کار در رادارهای لیزری به اینآگونه است که دستگاه با ارسال پرتوی لیزری مادون قرمز هنگام عبور یک وسیله نقلیه از جاده فاصله زمانی قطع و وصل شدن مسیر پرتو که به علت عبور خودرو انجام میآگیرد را سنجیده و سرعت آن را تخمین میآزند. این تجهیزات هم به صورت دستی میآتوانند مورد استفاده قرار گیرند و هم به طور ثابت نصب و سرعت خودروهای عبوری را به صورت خودکار ثبت و ضبط کنند. در این حالت دستگاه براساس برنامهآریزی قبلی، میآتواند طوری تنظیم شود که هنگام عبور خودروهایی با سرعت بیش از حد مجاز تعیین شده، دوربین تعبیه شده در سیستم از آن (شماره پلاک و چهره راننده) یک عکس تهیه کرده و آن را به مرکز کنترل پلیس ارسال کند.
حتی انواع سادهآتری نیز وجود دارند که شاید تا به حال به آنها توجهی نکردهآایم، برای مثال در بازکنآهای خودکار (با نزدیک شدن انسان یا اجسام به در، آنها خود به خود گشوده میآشوند) از این جمله و نوعی از رادارها هستند، بنابراین امروزه رادارها یک فناوری بسیار کارآمد محسوب میآشوند. این تجهیزات معمولا برای سه منظور به کار میآروند که عبارتند از:
- تعیین فاصله نسبت به یک جسم یا اجسام: معمولا برای اجسامی که در حرکت هستند مانند هواپیماها، کشتیآها، قایقآها و... این نوع از رادارها میآتوانند ساده یا بسیار پیشرفته باشند که انواع پیشرفته حتی میآتوانند برای مثال، نوع و مدل هواپیما را نیز شناسایی کنند.
- تعیین سرعت یک جسم متحرک
- جهت تهیه نقشه: سفینهآهای فضایی و ماهوارهآها معمولا از این نوع رادارها جهت تهیه نقشهآهای سه بعدی از سطح سیارات و کرات دیگر استفاده میآکنند.
رادارها برای انجام موارد یاد شده از فنون مربوط به انتشار و انعکاس امواج رادیویی بهره میآبرند.
پژواک یا انعکاس صدا:
این ویژگی است که همه شما تا به حال آن را آزمودهآاید، بر این اساس اگر کسی در یک دالان و یا یک چاه فریاد بکشد طنینآ صدای خود را با تاخیر چند لحظهآای دوباره خواهد شنید. پژواک صدا هنگامی روی میآدهد که امواج صوت پس از برخورد به سطوح مختلف دوباره انعکاس میآیابند و به سمت فرستنده بازمیآگردند. فاصله زمانی میان ارسال صدا و دریافت مجدد آن، وابسته به میزان مسافت بین فرستنده امواج و سطح منعکس کننده آنآها است. رادارها نیز به کمک ارسال امواج رادیویی و دریافت امواج بازتابیده یا منعکس شده از طرف اجسام قادرند تا فاصله و سرعت حرکت اجسام را برآورد و تعیین کنند.
این شیوه در زیر آب برای زیردریاییآها و خارج از آب و در هوا برای دیگر تجهیزات کاربرد دارد که البته رادارهای صوتی که خارج از آب به کار میآروند چند مشکل دارند که به شرح زیر است:
- امواج صوتی، از آنجا که قابلیت شنیده شدن را دارند، ممکن است صداهای ناشی از یک 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 میآگیرد.
- عدم توانایی در ارسال امواج صوتی تا مسافتآهای دور.
البته بسیار یا بهتر بگوییم که تمامی مشکلآهای 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 میآکنند. این امواج تا مسافتآهای بیشتری ارسال میآشوند، نامرئی بوده و حتی در صورتی که ضعیف باشند نیز به راحتی قابل تشخیص و دریافت خواهند بود.
با نگاهی به عملکرد یک رادار کنترل هوایی با ساختار این تجهیزات بیشتر آشنا میآشویم. راداری که برای کنترل هواپیماها در هوا به کار گرفته میآشود، قادر است تا امواج رادیویی با فرکانس بالا را با توان زیاد به صورت هر یک میلیونیم ثانیه یک بار، ارسال کند. به بیان دیگر هر فرستنده و گیرنده رادار، هر ثانیه را به یک میلیون بخش تقسیم کرده و در هر بخش به طور متناوب یک قسمت ارسال و یک قسمت دریافت انجام میآدهند. به طوری که در زمان قطع ارسال (هنگام دریافت) منتظر شنیدن امواج برگشتی میآماند. با توجه به سرعت انتشار امواج رادیویی که برابر سرعت انتشار نور است، رادارها قادرند تا براساس اختلاف زمان میان ارسال و دریافت مجدد انعکاس امواج، فاصله و سرعت هواپیماها را دقیقا برآورد کنند.
جالب توجه است که در رادارهای مخصوص کنترل زمینی، تداخل بیشتری نسبت به رادارهای هوایی به وجود میآآید چرا که در مسیر امواج این نوع از رادارها اجسام بیشتری از قبیل کوهآها، درختان، ساختمانآها و پلآها و... وجود دارند.
رادارهای ردیابی سرعت چگونه کار میآکنند؟
این روزها همه ما شاهد تخلفات مختلف رانندگی و از جمله سرعت غیرمجاز و بسیار زیاد در بزرگراهآهای شهر هستیم به طوری که "سرعت غیرمجاز" دیگر به شکل یک قانونآشکنی عادی و روزمره درآمده است. در این حال نیروهای پلیس و کنترل ترافیک در سراسر دنیا، برای مقابله و برخورد با تخلفات سرعت غیرمجاز خودروها، از نوعی از رادارها که به آنآها رادارهای ردیابی گفته میآشود استفاده میآکنند:
برای آشنایی با چگونگی کارکرد رادارهای ردیاب، ابتدا باید بدانیم که آنها قرار است چه چیزی را ردیابی کنند؟
این تجهیزات بیشتر جهت کشف و اندازهآگیری مقدار سرعت وسایل نقلیه به کار میآروند، که به اصطلاح "اسلحه سرعت" نیز نامیده میآشوند. این وسایل چیزی نیستند جز یک فرستنده و گیرنده رادیویی که در قالب یک دستگاه واحد عرضه شدهآاند. فرستنده رادیویی موجود در این تجهیزات، با ایجاد نوسان، امواج الکترومغناطیسی را روی بسامدهای مشخصی منتشر میآکند. همچنین در مدار فرستنده یک تقویت کننده امواج نیز تعبین شده است تا قدرت ارسال دستگاه بیشتر شود.
اما بخش گیرنده این دستگاه درست معکوس قسمت فرستنده عمل میآکند، یعنی امواج الکترومغناطیسی را پس از دریافت از طریق آنتن، به جریان الکتریسیته تبدیل میآکند. همان طور که اشاره شد، رادارها از امواج رادیویی برای شناسایی و تغییر حالتآهای اجسام گوناگون استفاده میآکنند به طوری که در زمانی که امواج رادیویی را در جهت یا جهاتی منتشر میآکنند، گیرنده آنها منتظر دریافت امواج بازتابیده (منعکس شده) از طرف اجسامی است که در مسیر سیگنالآهای ارسالی قرار دارند. امواج رادیویی در هوا با سرعت مشخصی حرکت میآکنند، بنابراین دستگاهآهای رادار با محاسبه فاصله زمانی میان ارسال تا دریافت امواج بازتابیده قادرند تا فاصله جسم و سرعت و حتی جهت حرکت آن را آشکار سازند.
فرآیند محاسبه سرعت اجسام بر این اساس انجام میآگیرد که اگر جسمی نسبت به رادار ثابت باشد، امواج ارسالی از رادار پس از برخورد به آن با حفظ مشخصات سیگنال ارسالی به رادار منعکس و منتقل میآشوند ولی اگر جسم یا مثلا اتومبیل در حال حرکت باشد، سگینال رادیویی ارسال شده از رادار، بعد از برخورد با آن دچار دگرگونی و تغییر (پراکندگی) شده و هر قسمت از آن از جهت متفاوتی به سوی رادار بازخواهد گشت نه به صورت متمرکز.
حال بر مبنای جهت حرکت خودرو نسبت به موقعیت استقرار رادار، قسمتآهای مختلف سیگنالآهای بازتابیده به مرور ممکن است دیرتر و یا زودتر از قسمتآهای قبلی به رادار برگردند. برای مثال، در صورتی که یک خودرو در حال حرکت بوده و جهت حرکت آن طوری است که هرچه پیش میآرود از رادار دورتر میآشود، در این حالت رادار سیگنالآها را در هر لحظه با تاخیر بیشتری نسبت به قبل دریافت میآکند و بالعکس در صورتی که خودرو به سمت رادار حرکت کند و به آن نزدیک شود سگینالآها به مرور با تاخیر کمتری به گیرنده منعکس میآشوند، زیرا در هر لحظه از فاصله میان خودرو و رادار کاسته میآشود. در نتیجه دستگاهآهای "اسلحه سرعت" با محاسبه و بررسی تغییرات سگینالآهای دریافتی قادرند تا میزان سرعت و جهت اجسام متحرک و خودروها را تخمین زده و تعیین کنند.
نکته مهم آن که اگر یک "اسلحه راداری" از درون یک خودرو که خود در حال حرکت بوده و برای مثال سرعت آن 50 کیلومتر در ساعت است، مورد استفاده قرار گیرد، هنگامی که بخواهیم سرعت یک خودرو را که در جهت مخالف حرکت میآکند محاسبه کنیم، آشکار ساز رادار پس از هدفآگیری سرعت آن را 20 کیلومتر در ساعت تعیین میآکند اما حقیقت آن است که در چنین شرایطی سرعت خودروی مقابل 70 کیلومتر در ساعت است.
اخیرا نوع جدیدی از این نوع رادارها توسط پلیس به کار میآروند که با امواج نوری کار میآکنند، این گونه وسایل که به نام "اسلحه سرعت لیزری" شناخته میآشوند امروزه کاربرد وسیعی دارند.
اساس کار در رادارهای لیزری به اینآگونه است که دستگاه با ارسال پرتوی لیزری مادون قرمز هنگام عبور یک وسیله نقلیه از جاده فاصله زمانی قطع و وصل شدن مسیر پرتو که به علت عبور خودرو انجام میآگیرد را سنجیده و سرعت آن را تخمین میآزند. این تجهیزات هم به صورت دستی میآتوانند مورد استفاده قرار گیرند و هم به طور ثابت نصب و سرعت خودروهای عبوری را به صورت خودکار ثبت و ضبط کنند. در این حالت دستگاه براساس برنامهآریزی قبلی، میآتواند طوری تنظیم شود که هنگام عبور خودروهایی با سرعت بیش از حد مجاز تعیین شده، دوربین تعبیه شده در سیستم از آن (شماره پلاک و چهره راننده) یک عکس تهیه کرده و آن را به مرکز کنترل پلیس ارسال کند.
دیدگاه