多譜勒效應(yīng)和雷達(dá)測(cè)速

       你一定有這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)你站在馬路旁邊，即使沒(méi)有去注視路面上車輛的行駛的情況，單憑耳朵的聽覺(jué)判斷，你能感到一輛汽車正在駛過(guò)來(lái)，或者離你而去。這里面當(dāng)然依靠汽車行駛的聲間是漸強(qiáng)還是漸弱，但細(xì)細(xì)想想，主要還是根據(jù)汽車行駛的車輪聲或剌叭聲調(diào)的變化。原來(lái)，車輛駛近時(shí)，聲音要變尖，也就是說(shuō)，音調(diào)要高些；開過(guò)以后，遠(yuǎn)離的時(shí)候，聲音會(huì)越來(lái)越低。

為什么會(huì)這樣呢？原來(lái)，聲音的形成，首先是由于發(fā)聲體的振動(dòng)，然后在它周圍的空氣中形成了一會(huì)疏一會(huì)密的聲波，傳到耳朵里，使耳膜隨著它同樣地振動(dòng)起來(lái)，人們就聽到了聲音。耳膜每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)多，人就感到音調(diào)高；反之，耳膜每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)少，人就感到音調(diào)低。照這樣說(shuō)，聲源發(fā)出什么聲，我們聽到的就是什么調(diào)。問(wèn)題的關(guān)鍵在于汽車在怎樣的運(yùn)動(dòng)。汽車勻速駛來(lái)，輪胎與地面摩擦產(chǎn)生的聲波傳來(lái)時(shí)“疏”、“密”、“疏”、“密”是按一定規(guī)律，一定距離排列的，可當(dāng)汽車向你開來(lái)時(shí)，它把空氣中聲波的“疏”和“密”壓得更緊了，“疏”、“密”的問(wèn)題更近了，人們聽到的音調(diào)也就高了。反之，當(dāng)汽車離你遠(yuǎn)去時(shí)，它把空氣中的疏密拉開了，聽到的聲音頻率就小了，音調(diào)也就低了。汽車的速度越高，音調(diào)的變化也越大。在科學(xué)上，我們把這種聽到音調(diào)與發(fā)聲體音調(diào)不同的現(xiàn)象，稱為“多譜勒效應(yīng)”。有趣的是，雷達(dá)測(cè)速計(jì)也正是根據(jù)多譜勒效應(yīng)的原理研制出來(lái)的。

       我們知道，小汽車可以開得很快，可是為了保證安全，在某些路段上，交通警察要對(duì)車速進(jìn)行限制。那么，在汽車快速行進(jìn)時(shí)，交通警察是怎樣知道它們行駛的速度呢？最常用的測(cè)速儀器叫雷達(dá)測(cè)速計(jì)，它的外形很象一支大型信號(hào)槍，它也有槍筒，手柄、板機(jī)等部件，在槍的后面有一排數(shù)碼管。把槍口對(duì)準(zhǔn)行駛的車輛，一扣板機(jī)，一束微波就射向行駛中的車輛。微波是波長(zhǎng)很短的無(wú)線電波，微波的方向性很好，速度等于光速。微波遇到車輛立即被反射回來(lái)，再被雷達(dá)測(cè)速計(jì)接收。這樣一來(lái)一回，不過(guò)幾十萬(wàn)分之一秒的時(shí)間，數(shù)碼管上就會(huì)顯示出所測(cè)車輛的車速。

       它所依據(jù)的原理依然是“多譜勒效應(yīng)”。雷達(dá)測(cè)速計(jì)發(fā)出一個(gè)頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動(dòng)的車輛上，被反射回來(lái)，它的反射波頻率不會(huì)改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多譜勒效應(yīng)，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過(guò)對(duì)這種微波頻率微細(xì)變化的精確測(cè)定，求出頻率的差異，通過(guò)電腦就可以換算出汽車的速度了。當(dāng)然，這一切都是自動(dòng)進(jìn)行的。

雷達(dá)測(cè)速計(jì)的測(cè)速范圍大約在每小時(shí)24公里到199公里之間，測(cè)速范圍比較大，精確度也相當(dāng)高，車速在每小時(shí)100公里時(shí)，誤差不會(huì)超過(guò)1公里/小時(shí)。

測(cè)速雷達(dá)朝向公路，可以測(cè)量車速，如果指向天空，就可以測(cè)云層的高度，測(cè)云層的速度。當(dāng)然，要測(cè)幾十公里外，甚至上百公里外的飛機(jī)，也是這個(gè)原理，只不過(guò)要向它掃描的空間連續(xù)發(fā)射微波束，這些微波束遇到飛機(jī)再反射回來(lái)，已經(jīng)極其微弱了，要想把它接收到，分辨清并計(jì)算出來(lái)，就很困難了，這就需要一個(gè)龐大的靈敏的雷達(dá)。

雷達(dá)測(cè)速與激光測(cè)速的比較

       目前，國(guó)際上所采用的流行的“流動(dòng)電子警察”或“可搬移電子警察”主要由：激光測(cè)速儀、雷達(dá)測(cè)速儀與攝像機(jī)或照相機(jī)的組合而成。

一、激光測(cè)速儀

        激光測(cè)速儀是采用激光測(cè)距的原理。激光測(cè)距（即電磁波，其速度為30萬(wàn)公里/秒），是通過(guò)對(duì)被測(cè)物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時(shí)間差，來(lái)確定被測(cè)物體與測(cè)試點(diǎn)的距離。激光測(cè)速是對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測(cè)距，取得在該一時(shí)段內(nèi)被測(cè)物體的移動(dòng)距離，從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。

      因此，激光測(cè)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、由于該激光光束基本為射線，估測(cè)速距離相對(duì)于雷達(dá)測(cè)速有效距離遠(yuǎn)，可測(cè)1000M外；
2、測(cè)速精度高，誤差<1公里；
3、鑒于激光測(cè)速的原理，激光光束必須要瞄準(zhǔn)垂直與激光光束的平面反射點(diǎn)，又由于被測(cè)車輛距離太遠(yuǎn)、且處于移動(dòng)狀態(tài)，或者車體平面不大，而導(dǎo)致執(zhí)勤警員的工作強(qiáng)度很大、很易疲勞。目前美國(guó)激光技術(shù)公司已經(jīng)生產(chǎn)出帶連續(xù)自動(dòng)測(cè)速功能的激光測(cè)速儀，專門用于解決這一問(wèn)題。東莞市交警支隊(duì)東城大隊(duì)使用這種改進(jìn)后的測(cè)速儀抓拍超速車輛，已經(jīng)取得了明顯的成效。
4、鑒于激光測(cè)速的原理，激光測(cè)速器不可能具備在運(yùn)動(dòng)中使用，只能在靜止?fàn)顟B(tài)下應(yīng)用；所以一般交警都把儀器放在巡邏車上，停車靜止使用。
5、目前大部分國(guó)家所采用的激光測(cè)速儀使用的是一類安全激光，對(duì)人眼睛安全。
6、激光測(cè)速儀的取證能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷達(dá)測(cè)速儀，因而受到全世界廣泛的認(rèn)可和推廣，例如美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)、澳洲、瑞典、瑞士、荷蘭、中國(guó)廣東、臺(tái)灣、香港、澳門等等。
7、激光測(cè)距儀的耗電量比較低，兩節(jié)五號(hào)電池可以連續(xù)使用20小時(shí)。

二、雷達(dá)測(cè)速儀

         雷達(dá)測(cè)速的原理是應(yīng)用多譜勒效應(yīng)，即移動(dòng)物體對(duì)所接收的電磁波有頻移的效應(yīng)，雷達(dá)測(cè)速儀是根據(jù)接收到的反射波頻移量的計(jì)算而得出被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)速度。因此，具有以下特點(diǎn)：
1、雷達(dá)波束較激光光束（射線）的照射面大，因此雷達(dá)測(cè)速易于捕捉目標(biāo)，無(wú)須精確瞄準(zhǔn)。
2、雷達(dá)測(cè)速設(shè)備可安裝在巡邏車上，在運(yùn)動(dòng)中的實(shí)現(xiàn)檢測(cè)車速，是“流動(dòng)電子警察”非常重要的組成部分，可惜的是取證力度不夠。
3、雷達(dá)固定測(cè)速誤差為±1Km/h，運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)誤差為±2Km/h。
4、雷達(dá)發(fā)射的電磁波波束有一定的張角，故有效測(cè)速距離相對(duì)于激光測(cè)速較近。
5、雷達(dá)測(cè)速儀發(fā)射波束的張角是一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)。張角越大，測(cè)速準(zhǔn)確率越易受影響；反之，則影響較小。
6、測(cè)速雷達(dá)如果天線放置不當(dāng)，當(dāng)?shù)貏?shì)為非平原狀態(tài)時(shí)，會(huì)使目標(biāo)車的讀數(shù)被其它車的速度代替。
7、如果目標(biāo)旁邊有反射能力更強(qiáng)的物體存在，測(cè)速雷達(dá)也只能測(cè)到反射能力強(qiáng)的物體。
8、當(dāng)有兩車并行時(shí)，雷達(dá)測(cè)速儀無(wú)法分辨出哪一輛車是超速車輛。
9、當(dāng)測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)多次反射后，測(cè)速雷達(dá)測(cè)出的結(jié)果也會(huì)出錯(cuò)。
10、無(wú)線電波會(huì)對(duì)測(cè)速雷達(dá)產(chǎn)生干擾，使測(cè)量結(jié)果失真。
11、雷達(dá)感應(yīng)器可以偵察到雷達(dá)測(cè)速儀卻極難偵察到激光測(cè)速儀的存在。