Dopler hodisasi
deb ataladi, u Avstriyalik
olim Kristian Doplerning (1803-1853) nomi bilan atalgan. Dopler hodisasi dastlab
tovush uchun kashf qilinganligiga qaramasdan, u elektromagnit to‘lqinlar uchun
ham adolatli bo‘ladi. Biroq ularning tezligi tovush manbaining harakatiga bog‘liq
bo‘ladigan tovush to‘lqinlaridan farqli o‘laroq, elektromagnitik to‘lqinlar absolyut
konstanta bo‘lib hisoblanadigan yorug‘lik tezligi bilan tarqaladi. Nisbiylik
254
nazariyasiga ko‘ra, qaytarilgan elektromagnitik to‘lqinlarning chastotasi quyidagi
ifoda bilan aniqlanadi:
f
r
=
f
0
(5.2)
Amaliyotda
kattalikni hisobga olmaslik mumkin, chunki u birga
qaraganda juda kichik. Shunda qaytarilgan to‘lqinlarning chastotasi uchun ifoda
akustik to‘lqinlarning tenglamasi bilan bir xil bo‘lib qoladi:
f
r
=
f
0
(5.3)
Dopler hodisasi tufayli qaytarilgan va tushadigan to‘lqinlar turlicha
chastotalarga ega bo‘ladi. Aralashtiruvchi diod nurlatilgan (etalon) va qaytarilgan
to‘lqinlarni jamlaydi. U nochiziqli qurilma bo‘lib hisoblanishi sababli, uning
chiqish signali har ikkala kirish signallari chastotalalari garmonikasi ko‘pligidan
tashkil topadi. Diod orqali oqib o‘tadigan elektr tokini polinom ko‘rinishida taqdim
qilish mumkin:
i = i
0
+
(5.4)
bunda
i
0
– doimiy tarkib toptiruvchi;
- diodning ishchi nuqtasi bilan
belgilanadigan garmonika koeffitsiyentlari;
va
- nurlatilgan va qaytarilgan
signallarning amplitudalari; - vaqt.
Bu tok cheksiz sonli garmonikalarni o‘z ichiga oladi, ularning orasida
chastotalar farqiga teng bo‘ladigan, Dopler chastotasi deb ataladigan chastota
mavjud bo‘ladi:
=
Aralashtiruvchi dioddagi Dopler chastotasini (5.3) tenglamadan topish
mumkin:
=
(5.5)
bo‘lganligi sababli, quyidagi tenglamani olamiz:
255
= (5.6)
Shundan kelib chiqqan holda, aralashtiruvchi diodning chiqishidagi
signalning chastotasi obyektning harakatlanish tezligiga chiziqli proporsional
bo‘ladi. Masalan, odam detektorga 0,6 m/s tezlik bilan yaqinlashib kelayotgan
bo‘lsa, datchik X-diapazonda ishlaganda Dopler chastotasi
= 0,6/0,03 = 20 Hz
ni tashkil qiladi.
(5.6) tenglama faqatgina obyekt detektorning nurlanishiga to‘g‘ri qarama-
qarshi harakatlanadigan holat uchun adolatli bo‘ladi. Agar obyekt detektorga
qandaydir-bir burchak ostida yaqinlashsa, Dopler chastotasini quyidagi ifodadan
topish mumkin:
=
(5.7)
Ushbu tenglamadan ko‘rinib turibdiki, obyekt 90
0
ga yaqin bo‘lgan
burchak ostida yaqinlashganda Dopler detektorlari samarasiz bo‘lib qoladi. Tezlik
datchiklarida obyektning harakat tezligini aniqlash uchun Dopler chastotasini va
ko‘chish yo‘nalishini aniqlash uchun fazani o‘lchash talab qilinadi (5.1A- rasm).
Bu uslub avtoinspektorlarning radarlarida qo‘llaniladi. Qo‘riqlash tizimlari va
supermarketlarda eshiklarning ochilish qurilmalarida ham Dopler datchiklaridan
foydalaniladi, biroq ularda chastotani o‘lchash o‘rniga harakatlanuvchi obyektlar
topilganda ostona komparatori ishga tushadi (5.1B- rasm). Shuni qayd qilamizki,
garchi (5.7) ifodadan = 90
0
burchak ostida harakatlanayotgan obyektlar uchun
Dopler chastotasi nolga teng bo‘lishi kelib chiqsada, amaliyotda obyektlarning
qo‘riqlanadigan zonaga har qanday burchak ostida tushishi qabul qilinadigan signal
amplitudasining keskin sapchishi va shunga mos ravishda aralashtiruvchi diodning
chiqish kuchlanishining o‘zgarishiga olib keladi. Odatda signallarning bu
o‘zgarishlari ostona detektorining ishga tushishi uchun etarli bo‘ladi.
Aralashtiruvchi dioddagi kuchlanish odatda mikrovolьtdan millivoltgacha
diapazonda bo‘ladi, shu sababli undan keyin, qoidaga ko‘ra, kuchaytirgich
o‘rnatiladi. Dopler chastotasi tovush diapazonida yotishi sababli, foydalaniladigan
kuchaytirgich etarlicha oddiy bo‘lishi mumkin. Normal ishlashni ta’minlash uchun
256
qabul qilinadigan signalning quvvati etarlicha yuqori bo‘lishi zarur. Bu shartning
bajarilishi bir nechta omillarga – antennaning
A
apertura maydoni,
a
obyektning
maydoni, shuningdek obyektgacha bo‘lgan
r
masofaga bog‘liq bo‘ladi.
(5.8)
Bunda
- boshlang‘ich nurlanishning quvvati.
Samarali ishlash uchun obyektning
a
ko‘ndalang kesim maydoni etarlicha
katta bo‘lishi lozim, chunki
a
bo‘lganda qabul qilinadigan signalning
amplitudasi keskin pasayadi. Obyektning qaytarish qobiliyati ham unga ma’lum
bir uzunlikda nurlatilgan to‘lqin ta’sir ko‘rsatganda qabul qilinadigan signal
kattaligiga kuchli ta’sir ko‘rsatadi. Odatda tok o‘tkazuvchan materiallar va yuqori
dielektrik singdiruvchanlikka ega bo‘lgan obyektlar elektromagnitik to‘lqinlarni
yaxshi qaytaradi, ko‘pgina dielektriklar esa energiyani yutadi, buning oqibatida
yomon qaytarish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Plastmassalar va keramik materiallar
yaxshi o‘tkazuvchanlik qobiliyatiga ega va shu sababli ulardan O‘YuCh
detektorlarda deraza sifatida foydalanish mumkin. Mikroto‘lqinli datchiklar uchun
eng yaxshi obyektlar tekis, silliq yuzaga ega bo‘lgan, detektorning nurlatish
yo‘nalishiga perpendikulyar joylashgan o‘tkazuvchan plastinkalar bo‘lib
hisoblanadi. Tekis o‘tkazuvchan yuza juda yuqori qaytarish qobiliyatiga ega
bo‘ladi, biroq plastinkaning hatto unchalik katta bo‘lmagan burchakka og‘ishi
ham datchikning ishlashiga kuchli ta’sir ko‘rsatadi. Masalan, burchak = 45
0
bo‘lganda qaytarilgan signal qabul qiluvchi antennaga umuman etib bormasligi
ham mumkin. Elektromagnitik to‘lqinlar chetlashishining bunday usuli erdagi
radarlarning ekranlarida ko‘rinmaydigan Stels samoletida qo‘llanilgan.
Obyektning harakat yo‘nalishini aniqlash uchun datchik yana bitta
aralashtiruvchi diod bilan jihozlangan bo‘lishi lozim. Ikkinchi diod volnovodda
shunday joylashtiriladiki, bunda ikkita dioddan chiqadigan Dopler signallari faza
bo‘yicha ¼ to‘lqin uzunligi yoki 90
0
ga farq qilsin. Har ikkala diodning chiqish
signallari bir-biridan alohida kuchaytiriladi va to‘g‘ri burchakli impulьslarga
aylantiriladi, so‘ngra ular o‘zida obyektning harakat yo‘nalishini aniqlaydigan
257
raqamli fazalar diskriminatorini taqdim qiladigan mantiqiy qurilmada tahlil
qilinadi (5.2B- rasm). Bunday detektorlar asosan eshiklarning avtomatik ochilish
qurilmalari va transport oqimini boshqaruvchi qurilmalarda qo‘llaniladi. Har ikkala
holatda ham boshqaruvchi signalni ishlab chiqarish uchun oldindan obyekt
to‘g‘risida ma’lum bir axborotni to‘plash zarur bo‘ladi. Mantiqiy qurilmalar
vibratsiyalarga mos keladigan o‘zgaruvchan signallarni istisno qilishi va faqatgina
harakatlanayotgan obyektlardan kelayotgan signallarga reaksiya ko‘rsatishi va shu
tariqa qo‘riqlash tizimining ishonchliligini oshirishi lozim.
5.2-
rasm. Ko‘chish yo‘nalishini aniqlash funksiyasiga ega bo‘lgan mikroto‘lqinli
Dopler harakat datchigining (A)-blok-sxemasi va (B)-vaqt diagrammalari
Dostları ilə paylaş: |