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雷達(dá)測(cè)速儀
[ 2014/3/24 19:01:31 ] [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源:就是要儀器網(wǎng)]

雷達(dá)測(cè)速儀的原理

  雷達(dá)為利用無線電回波以探測(cè)目標(biāo)方向和距離的一種裝置。雷達(dá)為英文Radar一字之譯音,該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成,為無線電探向與測(cè)距之意。全世界開始熟悉雷達(dá)是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中,七百架載有雷達(dá)的英國(guó)戰(zhàn)斗機(jī),擊敗兩千架來襲的德國(guó)轟炸機(jī),因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后,雷達(dá)開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測(cè)方面,它能用來偵測(cè)暴風(fēng)雨;在飛機(jī)輪船航行安全方面,它可幫助領(lǐng)港人員及機(jī)場(chǎng)航管人員更有效地完成他們的任務(wù)。

  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?/p>

  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。

與雷達(dá)之比較

  超速告發(fā)最易受到的挑戰(zhàn)即是如何確認(rèn)違規(guī)車輛,例如在多車道公路上兩車以上并行時(shí),警員以雷達(dá)測(cè)得超速現(xiàn)象卻無法明確認(rèn)定那一部車輛違規(guī)(參見圖一)。原因在于雷達(dá)波發(fā)射錐角度約在十至二十度間,而雷射波發(fā)射錐角度只有不到十分之一度;因此以雷射測(cè)速可以明確認(rèn)定受測(cè)目標(biāo)據(jù)以告發(fā)。雷射狹窄光束使得兩車被同時(shí)偵測(cè)到的機(jī)會(huì)等于零;對(duì)于市面上普遍銷售之雷達(dá)偵測(cè)器(或稱超速偵測(cè)器)不啻一大克星。

  雷達(dá)與雷射之最遠(yuǎn)測(cè)速距離均在二千余英呎,可以加強(qiáng)設(shè)備發(fā)射功率而增長(zhǎng),惟并不具實(shí)際效益。雷達(dá)測(cè)速器需經(jīng)常以固定頻率之音叉加以校正,而雷射測(cè)速器則無此必要。另一重要差別在測(cè)速的時(shí)間,以雷達(dá)測(cè)速約高要二至三秒鐘,而使用雷射則只需要約零點(diǎn)三秒。按此操作速度,廠商甚至開發(fā)出配合照相之雷射測(cè)速器以不到一秒的間隔連續(xù)記錄違規(guī)超速車輛。圖二顯示雷射測(cè)速器配合數(shù)字相機(jī)所拍攝到之照片。

  電射測(cè)速槍之缺點(diǎn)系無法于移動(dòng)狀態(tài)下使用;如裝于警車上或由坐在行進(jìn)車輛上乘員持用,均無法正常操作。

美國(guó)進(jìn)口警用雷達(dá)測(cè)速儀

  

應(yīng)用:


  美國(guó)STALKER BASIC型,測(cè)試精度高、響應(yīng)時(shí)間短、重量輕巧、防水滴濺落,抗兩米跌落、適合野外應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn),是交通隨身攜帶的理想測(cè)速工具。

  為滿足用戶取證的需要,在此款雷達(dá)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā),利用雷達(dá)自身攜帶的串口輸出功能定制一臺(tái)打印機(jī),在打印機(jī)上可設(shè)置限速值,當(dāng)雷達(dá)測(cè)量的數(shù)據(jù)傳入打印機(jī),打印機(jī)將自動(dòng)判斷被測(cè)車輛是否超速,如發(fā)現(xiàn)其超過限速值將自動(dòng)打印。打印內(nèi)容包括:時(shí)間、限速值、超速值,同時(shí)預(yù)留:駕駛證號(hào)、車牌、違章司機(jī)、值勤人員、違章地點(diǎn)等項(xiàng)供執(zhí)勤人員填寫。

  

技術(shù)指標(biāo)


  類型:手持式固定多普勒測(cè)速雷達(dá)

  靜態(tài)測(cè)速范圍:8~322 kmh。

  環(huán)境要求:溫度:零下30度 ~ 零上60度;濕度:0 % ~ 90%

  微波頻率:24.15Ghz(K-band),

  發(fā)射角:15度;

  最大發(fā)射功率:10毫瓦

  高度:193毫米

  長(zhǎng)度:218毫米

  寬度:71毫米

  精度:+/-1kph

  測(cè)程:約1000米

  電池類型:AA型可充電鎳氫電池組

  電池容量:960mAh

  機(jī)械指標(biāo):重量—700克(含電池)

  高度—193毫米

  長(zhǎng)度—218毫米

  寬度—71毫米

  外殼材料—高強(qiáng)度聚碳酸酯塑料

  由于激光束狹窄具有正確認(rèn)定目標(biāo)的特點(diǎn),許多文獻(xiàn)指出其至可以用來測(cè)量行人的步行或跑步速度;對(duì)國(guó)內(nèi)為數(shù)眾多之機(jī)車速度量測(cè)更是變成可行而且簡(jiǎn)易。作者曾利用LTI20-20雷射測(cè)速槍對(duì)行人、單車與機(jī)車目標(biāo)進(jìn)行量測(cè),均能迅速獲得速度(公里/小時(shí))與距離(十分之一公尺)之滿意數(shù)據(jù)。配備雷射測(cè)速槍的美國(guó)警方更利用其精確且快捷的測(cè)距功能,將其用在交通事故與刑案現(xiàn)場(chǎng)圖關(guān)鍵點(diǎn)之測(cè)繪。國(guó)內(nèi)交通警察單位已多次進(jìn)行雷射測(cè)速之測(cè)試,部份單位亦已完成采購使用中。民眾不可自恃裝有超速偵測(cè)器而恣意飚車,危害公眾與自身安全。


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