Какое свойство электромагнитных волн используется в радиолокации
Электромагнитная волна – это меняющееся с течением времени и распространяющееся в пространстве электромагнитное поле.
Свойства электромагнитных волн:
1.Возникают при ускоренном движении зарядов.
2.Являются поперечными.
3.Имеют скорость в вакууме 3٠108 м/с.
4.Переносят энергию
5.Проникающая способность и энергия зависит от частоты.
6.Отражаются.
7.Обладают интерференцией и дифракцией.
Свойство отражения электромагнитных волн используется в радиолокации.
Радиолокация – это обнаружение и определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.
Радиолокационная установка (радиолокатор) состоит из передающей и приёмной частей.
От передающей антенны идёт электромагнитная волна, доходит до объекта и отражается.
Радиолокаторы используют в военных целях, а также службой погоды для наблюдения за облаками. С помощью радиолокации исследуются поверхности Луны, Венеры и других планет.
Ответы по физике. Механическое движение. Испарение жидкостей. Специальная теория относительности. Радиотелефонная связь. Законы динамики. Электрический ток. Закон всемирного тяготения. Импульс тела. Кинетическая и потенциальная энергия. Колебательное движение. Молекулярно-кинетическая теория. Температура. Ядро атома.
У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы
Искать ещё по теме…
Эта тема принадлежит разделу:
Физика. Ответы на экзамен
Ответы по физике. Механическое движение. Испарение жидкостей. Специальная теория относительности. Радиотелефонная связь. Законы динамики. Электрический ток. Закон всемирного тяготения. Импульс тела. Кинетическая и потенциальная энергия. Колебательное движение. Молекулярно-кинетическая теория. Температура. Ядро атома.
Похожие материалы:
Федеральный закон о государственной поддержке многодетных семей
Особое качество группы, связанной общей деятельностью
основные признаки коллектива. Перечень техник семейного консультирования. Стадии и уровни развития в психологической теории коллектива и критерии. Слой групповой структуры. Встреча клиента в психологической консультации. Телефонные звонки. Домашние визиты
Политология
Политика: понятие и общественный смысл. Современные течения политической мысли. Власть как явление общественной жизни. Социальные основы политики. Сущность политики государства. Политические элиты. Политическое лидерство. Политическая система: основные институты и их взаимодействие. Государство как политический институт. Партии в политической системе общества. Общественные объединения как институт политической системы. Тоталитарные системы: понятие и характерные признаки. Демократия: теория и реальность. Правовое государство: его сущность и основные признаки. Политическая жизнь общества, культура. Политическое сознание. Гражданское общество и государство. Политический процесс, конфликты, модернизация. Международные отношения как объект политики. Человек и политика. Средства массовой информации (СМИ) и политика.
Сестринский процесс при трещине заднего прохода, геморрое, парапроктите
Анальная трещина. Причины возникновения. Лечение. Нехирургическое лечение. Хирургическое лечение. Профилактика анальной трещины. Клиническая картина. Профилактика геморроя Парапроктит. Симптомы острого парапроктита.
Источники вторичного электропитания
Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. Стабилизирующие преобразователи постоянного напряжения.
Радиолокация и ее применение | |
Обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн называется радиолокацией. В основе принципа радиолокации лежит свойство отражения электромагнитных волн. | |
Устройство радиолокационной станции
Работа всех элементов станции синхронизирована. Принцип действия В передатчике генерируются колебания (108—1011 Гц), которые в виде коротких импульсов поступают в антенну направленного действия. Промежуток времени Δt между отправлением и возвращением электромагнитной волны больше приблизительно в 103 раз короткого импульса. Во время пауз принимаются отраженные волны. Часть радиоимпульсов, отраженных от объекта, улавливается антенной, которая при помощи переключателя подключается к приемнику, где слабые отраженные импульсы усиливаются в 1012 раз. Ультракороткие волны применяют в радиолокации, в связи с тем что мощность излучаемого сигнала ~ω4. Важно, чтобы длина волны была сравнима с размерами предмета, от которого отражается сигнал. Принципы радиолокации и эхолокации одинаковы. | |
Измерения в радиолокации
Диапазон расстояний, в котором может работать локатор, определяется длительностью импульса и паузы: , а . | |
Применение
| |
Телевидение Схема телевидения в основном совпадает со схемой радиовещания. Разница заключается в том, что в передатчике колебания модулируются не только звуковыми сигналами, но и сигналами изображения. Оптические сигналы в передающей телекамере преобразуются в электрические. Модулированная электромагнитная волна переносит информацию на большие расстояния. В телевизионном приемнике высокочастотный сигнал делится на три сигнала: сигнал изображения, звуковой сигнал и сигнал управления. После усиления эти сигналы поступают в свои блоки и используются по назначению. | |
Для воспроизведения движения используют принцип кино: изображение движущегося объекта (кадра) передают десятки раз в секунду (в телевидении 50 раз). Преобразование изображения кадра в электрические сигналы производится с помощью иконоскопа. На экран иконоскопа проецируется изображение объекта с помощью оптической системы (объектива). Такой же сигнал получается в телевизионном приемнике, где сигнал преобразуется в видимое изображение на экране кинескопа. Телевизионные радиосигналы передаются в диапазоне ультракоротких волн, т. е. в пределах прямой видимости антенны. Зона уверенного приема телевидения увеличивается благодаря использованию ретрансляционных спутников. Первый практический телевизионный приемник был изобретен В.К. Зворыкиным в 1934 г. В России (да и в мире) первые опыты по передаче изображения были проведены под руководством Б.Л. Розинга в Петрограде. |
Радиолокация — это совокупность научных методов и технических средств, служащих для определения координат и характеристик объекта посредством радиоволн. Исследуемый объект часто именуют радиолокационной целью (или просто целью).
Принцип радиолокации
Радиотехническое оборудование и средства, предназначенные для выполнения задач радиолокации, получили название радиолокационных систем, или устройств (РЛС или РЛУ). Основы радиолокации базируются на следующих физических явлениях и свойствах:
- В среде распространения радиоволны, встречая объекты с иными электрическими свойствами, рассеиваются на них. Волна, отраженная от цели (или ее собственное излучение), позволяет радиолокационным системам обнаружить и идентифицировать цель.
- На больших расстояниях распространение радиоволн принимается прямолинейным, с постоянной скоростью в известной среде. Это допущение делает возможным измерение дальности до цели и ее угловых координат (с определенной ошибкой).
- На основании эффекта Доплера по частоте принятого отраженного сигнала вычисляют радиальную скорость точки излучения относительно РЛУ.
Историческая справка
На способность радиоволн к отражению указывали великий физик Г. Герц и русский электротехник А.С. Попов еще в конце XIX века. Согласно патенту от 1904 года, первый радар создал немецкий инженер К. Хюльмайер. Прибор, названный им телемобилоскопом, использовался на судах, бороздивших Рейн. В связи с развитием авиационной техники применение радиолокации выглядело очень перспективным в качестве элемента противовоздушной обороны. Исследования в этой области велись передовыми специалистами многих стран мира.
В 1932 году основной принцип радиолокации описал в своих работах научный сотрудник ЛЭФИ (Ленинградского электрофизического института) Павел Кондратьевич Ощепков. Им же в сотрудничестве с коллегами Б.К. Шембель и В.В. Цимбалиным летом 1934 года был продемонстрирован опытный образец радиолокационной установки, обнаружившей цель на высоте 150 м при удалении 600 м. Дальнейшие работы по совершенствованию средств радиолокации сводились к увеличению дальности их действия и повышению точности определения местоположения цели.
Виды радиолокации
Природа электромагнитного излучения цели позволяет говорить о нескольких видах радиолокации:
- Пассивная радиолокация исследует собственное излучение (тепловое, электромагнитное и т.п.), которое генерирует цели (ракеты, самолеты, космические объекты).
- Активная с активным ответом осуществляется в случае, если объект оборудован собственным передатчиком и взаимодействие с ним происходит по алгоритму «запрос — ответ».
- Активная с пассивным ответом предполагает исследование вторичного (отраженного) радиосигнала. Радиолокационная станция в этом случае состоит из передатчика и приемника.
- Полуактивная радиолокация — это частный случай активной, в случае когда приемник отраженного излучения расположен вне РЛС (например, является конструктивным элементом самонаводящейся ракеты).
Каждому виду свойственны свои достоинства и недостатки.
Методы и оборудование
Все средства радиолокации по используемому методу разделяют на РЛС непрерывного и импульсного излучения.
Первые содержат в своем составе передатчик и приемник излучения, действующие одновременно и непрерывно. По этому принципу были созданы первые радиолокационные устройства. Примером такой системы могут служить радиоальтиметр (авиационный прибор, определяющий удаление летательного аппарата от поверхности земли) или известный всем автолюбителям радар для определения скоростного режима транспортного средства.
При импульсном методе электромагнитная энергия излучается короткими импульсами в течение нескольких микросекунд. После генерации сигнала станция ведет работу только на прием. После улавливания и регистрации отраженных радиоволн РЛС передает новый импульс и циклы повторяются.
Режимы работы РЛС
Существует два основных режима функционирования радиолокационных станций и устройств. Первый — сканирование пространства. Он осуществляется по строго заданной системе. При последовательном обзоре перемещение луча радара может носить круговой, спиральный, конический, секторный характер. Например, решетка антенны может медленно поворачиваться по кругу (по азимуту), одновременно сканируя по углу места (наклоняясь вверх и вниз). При параллельном сканировании обзор осуществляется пучком радиолокационных лучей. Каждому соответствует свой приемник, ведется обработка сразу нескольких информационных потоков.
Режим слежения подразумевает постоянную направленность антенны на выбранный объект. Для ее поворота, согласно с траекторией движущейся цели, используются специальные автоматизированные следящие системы.
Алгоритм определения дальности и направления
Скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере составляет 300 тыс. км/с. Поэтому, зная время, затраченное транслируемым сигналом на преодоление расстояния от станции до цели и обратно, легко вычислить удаленность объекта. Для этого необходимо точно зафиксировать время отправки импульса и момент принятия отраженного сигнала.
Для получения информации о местонахождении цели используется остронаправленная радиолокация. Определение азимута и элевации (угла места или возвышения) объекта производится антенной с узким лучом. Современные РЛС используют для этого фазированные антенные решетки (ФАР), способные задавать более узкий луч и отличающиеся высокой скоростью вращения. Как правило, процесс сканирования пространства совершается минимум двумя лучами.
Основные параметры систем
От тактических и технических характеристик оборудования во многом зависит эффективность и качество решаемых задач.
К тактическим показателям РЛС причисляют:
- Зону обзора, ограниченную минимальной и максимальной дальностью обнаружения цели, допустимым азимутальным углом и углом возвышения.
- Разрешающую способность по дальности, азимуту, элевации и скорости (возможность определять параметры рядом расположенных целей).
- Точность измерений, которая измеряется наличием грубых, систематических или случайных ошибок.
- Помехозащищенность и надежность.
- Степень автоматизации извлечения и обработки поступающего потока информационных данных.
Заданные тактические характеристики закладываются при проектировании устройств посредством определенных технических параметров, среди которых:
- несущая частота и модуляция генерируемых колебаний;
- диаграммы направленности антенн;
- мощность передающих и принимающих устройств;
- габаритные размеры и масса системы.
На боевом посту
Радиолокация — это универсальный инструмент, получивший широкое распространение в военной сфере, науке и народном хозяйстве. Области использования неуклонно расширяются благодаря развитию и совершенствованию технических средств и технологий измерений.
Применение радиолокации в военной отрасли позволяет решить важные задачи обзора и контроля пространства, обнаружения воздушных, наземных и водных мобильных целей. Без радаров невозможно представить оборудование, служащее для информационного обеспечения навигационных систем и систем управления орудийным огнем.
Военная радиолокация является базовой составляющей стратегической системы предупреждения о ракетном нападении и комплексной противоракетной обороны.
Радиоастрономия
Посланные с поверхности земли радиоволны также отражаются от объектов в ближнем и дальнем космосе, как и от околоземных целей. Многие космические объекты невозможно было полноценно исследовать лишь с использованием оптических инструментов, и только применение радиолокационных методов в астрономии позволило получить богатую информацию об их природе и структуре. Впервые пассивная радиолокация для исследования Луны была применена американскими и венгерскими астрономами в 1946 году. Примерно в то же время были случайно приняты и радиосигналы из космического пространства.
У современных радиотелескопов приемная антенна имеет форму большой вогнутой сферической чаши (подобно зеркалу оптического рефлектора). Чем больше ее диаметр, тем более слабый сигнал антенна сможет принять. Часто радиотелескопы работают комплексно, объединяя не только устройства, расположенные недалеко друг от друга, но и находящиеся на разных континентах. Среди важнейших задач современной радиоастрономии — изучение пульсаров и галактик с активными ядрами, исследование межзвездной среды.
Гражданское применение
В сельском и лесном хозяйстве радиолокационные устройства незаменимы при получении информации о распределении и плотности растительных массивов, изучении структуры, параметров и видов почв, своевременном обнаружении очагов возгораний. В географии и геологии радиолокация используется для выполнения топографических и геоморфологических работ, определения структуры и состава пород, поиска месторождений полезных ископаемых. В гидрологии и океанографии радиолокационными методами осуществляется контроль состояния главных водных артерий страны, снегового и ледяного покрова, картографирование береговой линии.
Радиолокация — это незаменимый помощник метеорологов. РЛС легко выяснит состояние атмосферы на удалении десятков километров, а по анализу полученных данных составляется прогноз изменения погодных условий в той или иной местности.
Перспективы развития
Для современной радиолокационной станции главным оценочным критерием выступает соотношение эффективности и качества. Под эффективностью понимаются обобщенные тактико-технические характеристики оборудования. Создание совершенной РЛС — сложная инженерная и научно-техническая задача, осуществление которой возможно только с использованием новейших достижений электромеханики и электроники, информатики и вычислительной техники, энергетики.
По прогнозам специалистов, в ближайшем будущем главными функциональными узлами станций самого разного уровня сложности и назначения будут твердотельные активные ФАР (фазированные антенные решетки), преобразующие аналоговые сигналы в цифровые. Развитие вычислительного комплекса позволит полностью автоматизировать управление и основные функции РЛС, предоставив конечному потребителю всесторонний анализ полученной информации.
Широкое применение
радиоволн для обнаружения целей и
измерения координат обусловлено
следующими важными свойствами э/м
колебаний :
Радиоволны
распространяются со скоростью с
распространения света как днем, так и
ночью, в простых и сложных метеорологических
условиях.Скорость
распространения радиоволн является
постоянной величиной. Это свойство
радиоволн лежит в основе всех методов
измерения как расстояний, так и угловых
координат, скоростей движения целей.Радиоволны
обладают свойством отражения от любых
объектов, которые встречаются на пути
их распространения.Радиоволны
распространяются прямолинейно в
однородной среде, что и позволяет
использовать их для определения угловых
координат и расстояния до целей.
Свойство
отражения радиоволн от объектов позволяет
решать задачу обнаружения и измерения
параметров целей. Радиоволны отражаются
от границ раздела участков среды с
неоднородными свойствами. Например, с
различной электрической проводимостью,
электрической или магнитной проницаемостью.
По структуре отраженного сигнала можно
судить о типе цели, ее размерах (ЭОП
цели), определять параметры ее движения.
При отражении от целей происходит как
бы «естественная модуляция» радиоволн:
на отражаемые э/м колебания в том или
ином виде «накладывается» информация
о цели. Т.о., отражение радиоволн от
объектов позволяет получить принципиальную
возможность обнаружения по наличию в
приемном устройстве отраженных э/м
колебаний и получить необходимую
информацию о цели.
Передача информации с помощью лазера Оптические квантовые генераторы
Для
источников света характерна некогерентность
излучения, а именно, излучение источников
в целом слагается из некогерентных
между собой потоков, испускаемых
микроскопическими элементами. Примерами
некогерентного излучения могут служить:
свечение газового разряда, тепловое
свечение естественных и искусственных
источников, люминесценция. В начале
60-х годов были созданы источники света
иного типа, получившие название лазеров.
В противоположность некогерентным
источникам, э/м волны, зарождающиеся в
разных частях лазера (удаленных друг
от друга на макроскопические расстояния),
оказываются когерентными между собой.
В этом отношении лазеры аналогичны
источникам когерентных радиоволн.
Когерентность излучения проявляется
практически во всех свойствах лазера.
Энергия излучения зависит от подводимой
энергии. Особенностью лазерного излучения
является способность к концентрации
энергии во времени, в пространстве, в
направлении излучения, в спектре. Для
нескольких лазеров характерна высокая
монохроматичность излучения. В других
лазерах используются очень короткий
импульсы (10-12
сек), поэтому мгновенная мощность такого
излучения может быть очень большой.
Световой поток, выходящий из лазера,
обладает очень высокой направленностью.
Такое излучение можно сфокусировать
на ничтожно малой площади и создать
большую мощность. Напряженность
электрического поля лазерного излучения
составляет порядка 104
В/см,
напряженность электрического поля
солнечного света на экваторе – 10 В/см.
Рассмотрим
физические принципы, лежащие в основе
работы лазера и свойства излучения
последних.
Соседние файлы в папке Материалы по ФОЗИ
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #