Эффект Допплера

Электронные системы охраны / Основы определения положения в пространстве / Эффект Допплера

Представьте себе комнату площадью 18 квадратных метров и высотой 3 метра, в которой созданы все условия для абсолютного покоя. Предположим, что на одной из стен, на высоте 1.8 м, висит ультразвуковой передатчик, напоминающий небольшой высокочастотный динамик. Рядом с ним приемник (рецептор) ультразвука. Оба они направлены на противоположный угол комнаты. Расположенные таким образом, передатчик и приемник образуют ультразвуковую 1допплеровскую систему 0.

Передатчик будет посылать ультразвуковую энергию с частотой излучения 20000 гц (что равняется длине волны 16.6 мм), а приемник будет принимать энергию той же частоты - исходящую прямо от передатчика, или частично отраженную от стен, и, может быть, от пола или потолка. Теперь предположим, что в углу комнаты, как раз напротив нашего датчика, находится дверь, в которую входит непрошеный гость. Часть потока энергии, которая в нормальных условиях отразилась бы от стены и закрытой двери, теперь отражается от движущегося по комнате человека. Главный вопрос состоит в том, сможет ли приемникрецептор определить разницу между сигналами, отраженными от неподвижных предметов, и сигналами, отраженными от передвигающихся объектов.

Ответ - да, может. Как мы увидели ранее, частота звука, помноженная на длину волны, составляет скорость звука. Сейчас, когда нарушитель передвигается по комнате, отражаемая от, него энергия возвращается к приемнику раньше, "чем это ожидалось". Образно говоря, приемник думает, что скорость звука увеличилась, а потому он составляет уравнение:

частота х длина волны=скорость звука + приращение.

Но уравнение стало теперь неравенством. Мы уже говорили, что в комнате созданы условия абсолютного покоя, поэтому единственное, что может привести наше уравнение в норму, - это увеличение частоты. Таким образом,

(частота + приращение) х длина волны = скорость звука + приращение.

Приемник фиксирует увеличение частоты сигналов, отражающихся от нарушителя. Электроника сравнивает новые данные со стандартной частотой излучаемого ультразвука, и выявленная разница служит основанием для подачи сигнала "Тревога".

Что-то подобное происходит и тогда, когда в качестве рецептора мы используем наши собственные уши. Мы фиксируем изменение частоты звука, когда на улице мимо нас проезжает сигналящая машина. Первым ученым, объяснившим это явление был Допплер. Сейчас, говоря о сдвигах в частоте, мы употребляем понятие "эффект Допплера".