سؤال هام ما مبدأ عمل الرادار

[محمد المحاميد]

بسم الله الرحمن الرحيم

ما هو مبدأ عمل الرادار الذي يستخدم لرصد سرعة المركبات؟؟؟



وشكرا

[QuarK]

يمكن تلخيص مبدأ العمل بما يلي:
يعتمد الرادار على ظاهرتين:
- الصدى ( echo ).
2 - تبدل دوبلر ( Doppler Shift ) أو ظاهرة دوبلر.
يعتمد الرادار على هاتين الظاهرتين التي سوف نقوم بشرحهما بالنسبة للصوت ( و ذلك للتسهيل حيث أن أذننا تلتقط يومياً هاتين الظاهرتين ) بينما الرادار يستفيد منهما باستخدام الأمواج الراديوية ( radio waves ).

الصدى و تبدل دوبلر :

الصدى : و هو ظاهرة نصادفها يومياً. فإذا صرخنا فوق بئر من الماء فإننا سوف نسمع الصوت بعد مضي برهة قصيرة. و السبب في ذلك هو أن قسماً من الأمواج الصوتية التي أصدرناها قد انعكس على سطح السائل و عاد إلى آذاننا. و الفارق الزمني بين إصدار الصوت و سماعه من جديد يحدد بالمسافة الفاصلة بين المتكلم و السطح الذي يسبب الصدى.

تبدل دوبلر : ( Doppler shift ) و هي ظاهرة نتعرض لها يومياً - وهناك موضوع كامل في المنتدى يحمل هذا الاسم- و لفهمها نأخذ المثال التالي :
لنفرض أنك تقف في مرآب خالي و يوجد سيارة تتقدم باتجاهك بسرعة 60 ميل في الساعة و تصدر صوتاً من بوقها ، فطالما أن السيارة تتقدم نحوك فإنك ستسمع صوتاً برنة معينة و لكن ما إن تقطعك السيارة فإنك ستسمع صوتاً برنة أخفض ! البوق نفسه يصدر الصوت نفسه طول الوقت و لكن لماذا تسمع صوتين مختلفين ؟؟ السبب هو ظاهرة دوبلر.
هذا هو ما يحدث في الواقع :
إن سرعة الصوت في المرآب ثابتة و لتكن 600 ميل في الساعة ( إن السرعة الحقيقية تتعلق بضغط الهواء و رطوبته ). تخيل أن السيارة تقف ثابتة على بعد ميل واحد منك و يقوم بوقها بإصدار صوته لمدة دقيقة واحدة.
الموجات الصوتية سوف تنتشر من السيارة باتجاهك بسرعة 600 ميل في الساعة. ما ستسمعه بالضبط هو دقيقة كاملة من الصوت و لكنها متأخرة مدة ست ثواني.

الآن لنقم بإعادة التجربة السابقة و لكن لنجعل السيارة تتحرك بسرعة 60 ميل في الساعة ، سوف تسمع في البدء ست ثواني من الصمت ( تأخير زمني ) و بعدها سوف تسمع الصوت لمدة 54 ثانية فقط !!! و ذلك بسبب أن السيارة ستكون بجانبك تماماً بعد مضي دقيقة و الصوت في نهاية الدقيقة يصل إليك بشكل آني. السيارة ( من وجهة نظر السائق ) تستمر بإصدار الصوت لمدة دقيقة كاملة. و لأن السيارة تتحرك ، يحشر الصوت المصدر لدقيقة كاملة في 54 ثانية فقط ( من وجهة نظر المستمع ). و لذلك فإن تواتر الصوت يزداد و بالتالي يزداد ارتفاع نغمة الصوت بالنسبة للمستمع. و عندما تتجاوز السيارة المستمع فإن الشرح السابق يعكس تماماً و الصوت يتمدد ليملأ وقتاً أكثر و لذلك فإنه سيكون أخفض.
يمكن دمج الظاهرتين السابقتين من خلال المثال التالي:
لنفرض أن سيارة ما تتقدم باتجاهك بسرعة معينة. و أنت تقوم بإصدار صوت عالي باتجاه السيارة، قسم من هذا الصوت سوف ينعكس عن السيارة على شكل صدى و لأن السيارة تتحرك فإن هذا الصوت سوف يضغط و يصل لك على شكل طبقة صوتية أعلى. بقياس حدة الصوت الوارد يمكن معرفة سرعة السيارة.

http://www.bramboroson.com/astro/images/doppler_overview.jpg

المهم الآن:لقد رأينا إمكانية الاستفادة من الصدى في تحديد بعد جسم ما. و رأينا إمكانية الإستفادة من ظاهرة دوبلر على الصدى في تحديد سرعة حركة هذا الجسم. و لذلك فبإمكاننا إنشاء رادار صوتي و هو بالضبط ما يسمى (السونار Sonar ) الذي تستخدمه السفن و الغواصات .
يمكننا أن نستخدم الصوت في الهواء أيضاً ، إلا أن لذلك مجموعة من المشاكل هي :
** لا ينتقل الصوت لمسافات كبيرة.
** الرادار الصوتي سوف يقوم بإزعاح كل من بجواره بسبب الصوت الذي يصدره ( يمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام الأصوات فوق السمعية )
** بسبب ضعف صدى الصوت فإن كشفه سيكون صعباً.
رغمَ ذلك فإنه يستخدم بشكل جيد في قياسات المسافات (1سم إلى 100 متر ) تعتمد على فوق الصوتية وظاهرة الصدى

يستخدم الرادار - للأسباب السابقة - الأمواج الراديوية بدلاً عن الصوت ، فهي تنتقل لمسافات بعيدة و غير ظاهرة بالنسبة للإنسان كما أن كشفها سهل حتى لو كانت ضعيفة.
لنتكلم عن رادار تقليدي مستخدم في رصد الطائرات ، يقوم القسم المُرسل في الرادار بإرسال دفقة قصيرة ، عالية الكثافة ، من الأمواج الراديوية عالية التردد . هذه الدفقة قد تستمر لمايكروثانية.
يطفئ الرادار القسم المُرسل و يقوم بتشغيل المُستقبل الذي ينتظر لالتقاط صدى الدفقة المُرسلة. يقوم الرادار بقياس الزمن المُستغرق لعودة الصدى ، كما يقيس أيضاً تبدل دوبلر للصدى.


الموضوع منقول من موقع نادي حطين

لك مني تحية

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

اشكرك كوارك على التوضيح

ويمكنك اخي محمد المحاميد ان تجد على المنتدى اضافة اخرى على الرابط التالي
http://hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=122&highlight=%C7%E1%D1%C7%CF%C7%D1

تحياتي

[Qasaimeh]

شرح واضح وجميل


مشكوووووور كوراك

مشكووووووور دكتور حازم

[محمد المحاميد]

جزاك الله خيرا أخي Quark

وأشكر الدكتور حازم على التوضيح