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雷達(dá)測(cè)速儀的原理
2014-08-28
雷達(dá)工作原理與聲波之反射情形極類似，差別只在于其所使用之波為一頻率極高之無線電波，而非聲波。雷達(dá)之發(fā)射機(jī)相當(dāng)于喊叫聲之聲帶，發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖（Pulse），雷達(dá)之指向天線猶如喊話筒，使電脈沖之能量，能集中某一方向發(fā)射。接收機(jī)之作用則與人耳相仿，用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖之回波。
測(cè)速雷達(dá)主要系利用都卜勒效應(yīng)（Doppler Effect）原理：當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度。
雷射的英文為L(zhǎng)aser，這個(gè)字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個(gè)字母縮寫而成，意思是指，經(jīng)由激發(fā)放射來達(dá)到光的放大作用。雷射所激發(fā)出來的光，其光子大小與運(yùn)動(dòng)方向皆相同，因此每個(gè)波束的頻率都相等，再加上它們一束束緊密地排列著，彼此間分毫不差地互相平行，使整個(gè)光束發(fā)射至極遠(yuǎn)處也不會(huì)散開來。在一九六二年的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，從地球發(fā)射的雷射光在經(jīng)過近四十萬公里的太空之旅后，只在月球表面上投射出一片約三公里直徑大小的圓而已！此特性使得雷射在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工與醫(yī)學(xué)（眼科、牙科、腫瘤）之應(yīng)用更為廣泛。
測(cè)速雷射種類于固態(tài)雷射中的半導(dǎo)體雷射。雷射測(cè)速設(shè)備采用紅外線半導(dǎo)體雷射二極管。雷射二極管有幾個(gè)特點(diǎn)使它極適合用來量測(cè)速度：
1. 雷射二極管自微小范圍中發(fā)射出極窄的光束，此一狹窄光束才能精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。
2. 雷射二極管以小于十億分之一秒的瞬間切換開關(guān)，大大提高精確度。
3. 雷射二極管發(fā)射率很窄，其偵測(cè)器極易接收到精確的波長(zhǎng)；因此在日間有強(qiáng)烈陽光時(shí)，仍能正常操作。
4. 雷射二極管只發(fā)射電磁光譜中的紅外線部分；而紅外線系眼睛看不見的，不會(huì)影響駕駛?cè)说淖⒁饬Α?/div>
雷射測(cè)速槍以量測(cè)紅外線光波傳送時(shí)間來決定速度。由于光速是固定，激光脈沖傳送到目標(biāo)再折返的時(shí)間會(huì)與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個(gè)脈沖，即可測(cè)得兩個(gè)距離；將此二距離之差除以發(fā)射時(shí)間間隔即可得到目標(biāo)的速度。理論上，發(fā)射兩次脈沖即可量測(cè)速度；實(shí)務(wù)上，為避免錯(cuò)誤，一般雷射測(cè)速器（槍）在瞬間發(fā)射高達(dá)七組的脈沖波，自以最小平方法求其平均值，去計(jì)算目標(biāo)速度。
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