تحقیق رادار (docx) 12 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 12 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

رادار رادار دستگاهی است که امواج الکترومغناطیسی را پخش می‌کند و برای ردیابی اجسام مختلف در شرایط متفاوت بکار می‌رود. نمی‌توان رادار از اختراعهای انسان به شمار آورد، بلکه باید آن را کشف یک قانون معمولی طبیعت دانست. مقدمه خیالپردازی در بسیاری از مواقع به حقیقت می‌پیوندد. جالب است بدانید که اختراع رادار هم در حقیقت همانند بسیاری از اختراعات دیگر ریشه در یک داستان علمی - تخیلی دارد. واژه رادار که امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، همانند رادیو و تلویزیون یک اصطلاح بین المللی شده است. در واقع اختراع رادار از یک پدیده فیزیکی و بسیار طبیعی به نام انعکاس گرفته شده است، همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره‌های عظیم تجربه کرده‌ایم. نور خورشید هم با استفاده از همین پدیده است که از سوی ماه و در هنگام شب به ما می‌رسد.امواج رادیویی و الکترومغناطیس نیز قابلیت انعکاس و بازتاب دارند و رادار بر اساس همین خاصیت ساده بوجود آمد. ساده‌ترین رادارها در حقیقت از یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی بوجود آمدند. این وسایل ابتدایی فقط قادر بودند وجود شیء را اعلان کنند و به هیچ وجه توانایی تشخیص اندازه و ویژگیهای دیگر آن را نداشتند. بنابراین بشر در ساخت رادار نیز از طبیعت استفاده‌های فراوان و اساسی کرده و با تغییراتی جزئی برای خود وسیله‌ای سودمند ساخته است. تاریخچه نخستین بار در سال 1901 « هوگو ژرنسبارک » که او را «ژول ورن» آمریکایی می‌نامند، در یک داستان علمی _ تخیلی ، آن را طرح ریزی کرد. در سال 1906 ، یک دانشجوی 23 ساله آلمانی ، به نام « هولفس یر » دستگاهی ساخت که با اصول رادارهای امروزی می‌توانست امواجی را بسوی موانع بفرستد و بازتاب آنها را دریافت دارد. آزمایش اساسی ارسال امواج الکترومغناطیسی بسوی هواپیماهای در حال پرواز ، بوسیله یک دانشمند فرانسوی به نام « پیر داوید » انجام یافت. در آغاز جنگ دوم جهانی بود که تکنسینهای انگلیسی موفق شدند، نخستین مدلهای راداری امروزی را بسازند. اما کار او یک مشکل اساسی داشت. امواج تا نقطه‌ای که او می‌خواست نمی‌رسیدند و تنها تا پنج هزار متر برد داشتند.به همین دلیل یک فرانسوی دیگر به نام "موریس پونت" در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهی جالب به نام "مانیترون" شد که امواج بسیار کوتاه رادیویی را بوجود می‌آورد و به همین دلیل رادارهایی که به کمک این وسیله تکمیل شدند توانستند تا دهها کیلومتر بیش از رادار قبلی امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعی پونت در سال 1935 ابتدا در کشتی معروفی به نام نرماندی نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههای عظیم یخی شناور در اقیانوس محافظت کند و به این ترتیب رادار لاوه بر استفاده وسیع در هوا ، سطح دریاها را هم به تسخیر خود در آورد. مکانیسم عمل همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه بطور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند؟ حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است. وقتی امواج منتشر شده از رادار ، به یک جسم دور برخورد می‌کنند، به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتی توسط دستگاههای خاص در مبدا تقویت می‌شوند و از روی مدت رفت و برگشت این امواج ، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری می‌شود. کاربردها زمانی رادار وارد جنگلها شد، انگلستان پایگاههای وسیعی را با رادار مجهز کرد و به این ترتیب هواپیماهای آلمانی در کار خودشان دچار اختلال شدند. به عقیده بسیاری از کارشناسان همین رادار بود که آلمان را علی رغم حمله‌های گسترده هوایی بر روی شهرهایی نظیر لندن ، ناکام گذاشت. همچنین بسیاری از زیر دریاییهایی که تعداد زیادی از کشتیهای حمل و نقل و ناوهای جنگی متفقین را به قعر دریا می‌فرستادند، با کمک رادارها شناسایی شدند و در عملیات گوناگون خود دچار شکست گردیدند.رادارها حتی در توپخانه‌ها ، موشک اندازها و جنگهای زیر دریاییها نیز وارد عمل شدند و توجه قدرتهای بزرگ تسلیحاتی را ، حتی پس از شکست هیتلر و پایان جنگ جهانی به خودشان جلب کردند. اما صرف نظر از کاربردها نظامی، رادار خدمات صلح آمیز بسیاری را برای انسان امروزی در برداشته است. کاهش سوانح در مسافرت های دریایی و هوایی همگی مدیون رادار هستند.در حقیقت یکی از مهمترین کاربردهای علمی رادار با آغاز عصر فضا ه وجود آمد و بشر توانست برای اولین بار با کمک رادار به فضا دسترسی پیدا کند و حتی سطح سیاره ها و اشکال گوناگون آنها را شناسایی کند. این موفقیت سالها قبل از آنبود که سفینه ها بتوانند از سطح سیارات عکسبرداری کنند. بنابراین رادار علی رغم خرابی هاییکه با گسترده تر کردن جنگلها به وجود آورد، توانست خدمات بسیار ارزنده ای را برای جامعه بشری به ارمغان آورد و انسان این همه را مدیون طبیعت بی ادعاست! مرکز کنترل ترافیک فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها که بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند و هدایت آنها از رادار استفاده می‏کنند. در برخی از کشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده می‏‏کند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت کرة زمین و دیگر سیارات استفاده می‏کند، همین طور برای دنبال کردن مسیر ماهواره‏ها و فضاپیماها و برای کمک به کشتی‏ها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده می‏شود. مراکز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ‏افزارهایشان از آن استفاده می‏کنند.هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده می‏برند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها می‏بینید که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز می‏کنند. بطور واضح می‏بینید که رادار وسیله‏ای بسیار کاربردی می‏باشد. در این بخش از مقالات ما به اسرار رادار می‏پردازیم. استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می‏باشد:شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله‏ای مشخص – عمدتاً آنچه که شناسایی می‏شود متحرک است و مانند هواپیما ، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام که مثلاً در زیر زمین نیز مدفون شده‏اند، می‏باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می‏تواند ماهیت آنچه را که می‏یابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی می‏کند. شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس از آن در بزرگراهها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می‏کند.جابجایی اجسام – شاتل‏های فضایی و ماهواره‏های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار حفره‏های مجازی برای تهیه نقشه جزئیات ، نقشه‏های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می‏کنند. تمام این سه عملیات می‏تواند با دو پدیده‏ای که شما در زندگی روزمره با آن آشنائید پیاده شود: «پژواک» و «پدیده دوپلر» این دو پدیده بسادگی قابل فهم می‏باشند، چرا که هر روزه شما با آنها در حوزه شنوایی خویش برخوردارید. رادار از این دو پدیده در حوزه امواج رادیویی استفاده می‏برد. رادار در طبیعت شاید رادار طبیعی بیشترین استفاده را برای خفاش دارد. چرا که این پرنده شب پرواز ، دارای حس بینایی ضعیفی است و به کمک طبیعت راداری که دارد، می‌تواند موانع دور و بر خود را تشخیص دهد. خفاش هنگام پرواز فریادهای ابر صوتی خاصی ایجاد می‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف ، منعکس می‌شود و به گوش خفاش می‌رسد. بوسیله همین پژواک صداهای ابر صوتی است که نوع مانع و فاصله آن را تشخیص می‌دهد و طوری پرواز می‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد. بالنها و دلفینها نیز از همین پدیده بازتاب استفاده می‌کنند که در مورد بازتابهای صوتی به آن "سونار" گفته می‌شود رادارها چگونه كار می‌كنند؟ رادارها از جمله تجهیزاتی هستند كه كاربردهای متنوع و مختلفی دارند. مثلا كاربران نظامی یا كاربران كنترل ترافیك هوایی از آن برای كنترل و هدایت مسیر هواپیماها روی زمین و یا در آسمان استفاده می‌كنند، ایستگاه‌های هواشناسی از رادارها جهت پیگرد و شناسایی مسیر حركت ابرها و توفان‌ها یا گردبادهای مختلف استفاده می‌كنند. حتی انواع ساده‌تری نیز وجود دارند كه شاید تا به حال به آنها توجهی نكرده‌ایم، برای مثال در بازكن‌های خودكار (با نزدیك شدن انسان یا اجسام به در، آنها خود به خود گشوده می‌شوند) از این جمله و نوعی از رادارها هستند، بنابراین امروزه رادارها یك فناوری بسیار كارآمد محسوب می‌شوند. این تجهیزات معمولا برای سه منظور به كار می‌روند كه عبارتند از: - تعیین فاصله نسبت به یك جسم یا اجسام: معمولا برای اجسامی كه در حركت هستند مانند هواپیماها، كشتی‌ها، قایق‌ها و... این نوع از رادارها می‌توانند ساده یا بسیار پیشرفته باشند كه انواع پیشرفته حتی می‌توانند برای مثال، نوع و مدل هواپیما را نیز شناسایی كنند. - تعیین سرعت یك جسم متحرك  - جهت تهیه نقشه: سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها معمولا از این نوع رادارها جهت تهیه نقشه‌های سه بعدی از سطح سیارات و كرات دیگر استفاده می‌كنند. رادارها برای انجام موارد یاد شده از فنون مربوط به انتشار و انعكاس امواج رادیویی بهره می‌برند. پژواك یا انعكاس صدا: این ویژگی است كه همه شما تا به حال آن را آزموده‌اید، بر این اساس اگر كسی در یك دالان و یا یك چاه فریاد بكشد طنین‌ صدای خود را با تاخیر چند لحظه‌ای دوباره خواهد شنید. پژواك صدا هنگامی روی می‌دهد كه امواج صوت پس از برخورد به سطوح مختلف دوباره انعكاس می‌یابند و به سمت فرستنده بازمی‌گردند. فاصله زمانی میان ارسال صدا و دریافت مجدد آن، وابسته به میزان مسافت بین فرستنده امواج و سطح منعكس كننده آن‌ها است. رادارها نیز به كمك ارسال امواج رادیویی و دریافت امواج بازتابیده یا منعكس شده از طرف اجسام قادرند تا فاصله و سرعت حركت اجسام را برآورد و تعیین كنند.این شیوه در زیر آب برای زیردریایی‌ها و خارج از آب و در هوا برای دیگر تجهیزات كاربرد دارد كه البته رادارهای صوتی كه خارج از آب به كار می‌روند چند مشكل دارند كه به شرح زیر است: - امواج صوتی، از آنجا كه قابلیت شنیده شدن را دارند، ممكن است صداهای ناشی از یك رادار صوتی، برای شما و یا همسایگان اطراف، آزاردهنده و نامطلوب باشند. - امواج صوتی بازتابیده شده بسیار ضعیف هستند و تشخیص آنها به سختی صورت می‌گیرد. - عدم توانایی در ارسال امواج صوتی تا مسافت‌های دور. البته بسیار یا بهتر بگوییم كه تمامی مشكل‌های یاد شده با استفاده از رادارهای فراصوتی به جای رادارهای صوتی قابل برطرف شدن است. بر این اساس رادارها از امواج رادیویی به جای امواج صوتی استفاده می‌كنند. این امواج تا مسافت‌های بیشتری ارسال می‌شوند، نامرئی بوده و حتی در صورتی كه ضعیف باشند نیز به راحتی قابل تشخیص و دریافت خواهند بود. با نگاهی به عملكرد یك رادار كنترل هوایی با ساختار این تجهیزات بیشتر آشنا می‌شویم. راداری كه برای كنترل هواپیماها در هوا به كار گرفته می‌شود، قادر است تا امواج رادیویی با فركانس بالا را با توان زیاد به صورت هر یك میلیونیم ثانیه یك بار، ارسال كند. به بیان دیگر هر فرستنده و گیرنده رادار، هر ثانیه را به یك میلیون بخش تقسیم كرده و در هر بخش به طور متناوب یك قسمت ارسال و یك قسمت دریافت انجام می‌دهند. به طوری كه در زمان قطع ارسال (هنگام دریافت) منتظر شنیدن امواج برگشتی می‌ماند. با توجه به سرعت انتشار امواج رادیویی كه برابر سرعت انتشار نور است، رادارها قادرند تا براساس اختلاف زمان میان ارسال و دریافت مجدد انعكاس امواج، فاصله و سرعت هواپیماها را دقیقا برآورد كنند. جالب توجه است كه در رادارهای مخصوص كنترل زمینی، تداخل بیشتری نسبت به رادارهای هوایی به وجود می‌آید چرا كه در مسیر امواج این نوع از رادارها اجسام بیشتری از قبیل كوه‌ها، درختان، ساختمان‌ها و پل‌ها و... وجود دارند. رادارهای ردیابی سرعت چگونه كار می‌كنند؟ این روزها همه ما شاهد تخلفات مختلف رانندگی و از جمله سرعت غیرمجاز و بسیار زیاد در بزرگراه‌های شهر هستیم به طوری كه "سرعت غیرمجاز" دیگر به شكل یك قانون‌شكنی عادی و روزمره درآمده است. در این حال نیروهای پلیس و كنترل ترافیك در سراسر دنیا، برای مقابله و برخورد با تخلفات سرعت غیرمجاز خودروها، از نوعی از رادارها كه به آن‌ها رادارهای ردیابی گفته می‌شود استفاده می‌كنند:برای آشنایی با چگونگی كاركرد رادارهای ردیاب، ابتدا باید بدانیم كه آنها قرار است چه چیزی را ردیابی كنند؟این تجهیزات بیشتر جهت كشف و اندازه‌گیری مقدار سرعت وسایل نقلیه به كار می‌روند، كه به اصطلاح "اسلحه سرعت" نیز نامیده می‌شوند. این وسایل چیزی نیستند جز یك فرستنده و گیرنده رادیویی كه در قالب یك دستگاه واحد عرضه شده‌اند. فرستنده رادیویی موجود در این تجهیزات، با ایجاد نوسان، امواج الكترومغناطیسی را روی بسامدهای مشخصی منتشر می‌كند. همچنین در مدار فرستنده یك تقویت كننده امواج نیز تعبین شده است تا قدرت ارسال دستگاه بیشتر شود. اما بخش گیرنده این دستگاه درست معكوس قسمت فرستنده عمل می‌كند، یعنی امواج الكترومغناطیسی را پس از دریافت از طریق آنتن، به جریان الكتریسیته تبدیل می‌كند. همان طور كه اشاره شد، رادارها از امواج رادیویی برای شناسایی و تغییر حالت‌های اجسام گوناگون استفاده می‌كنند به طوری كه در زمانی كه امواج رادیویی را در جهت یا جهاتی منتشر می‌كنند، گیرنده آنها منتظر دریافت امواج بازتابیده (منعكس شده) از طرف اجسامی است كه در مسیر سیگنال‌های ارسالی قرار دارند. امواج رادیویی در هوا با سرعت مشخصی حركت می‌كنند، بنابراین دستگاه‌های رادار با محاسبه فاصله زمانی میان ارسال تا دریافت امواج بازتابیده قادرند تا فاصله جسم و سرعت و حتی جهت حركت آن را آشكار سازند. فرآیند محاسبه سرعت اجسام بر این اساس انجام می‌گیرد كه اگر جسمی نسبت به رادار ثابت باشد، امواج ارسالی از رادار پس از برخورد به آن با حفظ مشخصات سیگنال ارسالی به رادار منعكس و منتقل می‌شوند ولی اگر جسم یا مثلا اتومبیل در حال حركت باشد، سگینال رادیویی ارسال شده از رادار، بعد از برخورد با آن دچار دگرگونی و تغییر (پراكندگی) شده و هر قسمت از آن از جهت متفاوتی به سوی رادار بازخواهد گشت نه به صورت متمركز. حال بر مبنای جهت حركت خودرو نسبت به موقعیت استقرار رادار، قسمت‌های مختلف سیگنال‌های بازتابیده به مرور ممكن است دیرتر و یا زودتر از قسمت‌های قبلی به رادار برگردند. برای مثال، در صورتی كه یك خودرو در حال حركت بوده و جهت حركت آن طوری است كه هرچه پیش می‌رود از رادار دورتر می‌شود، در این حالت رادار سیگنال‌ها را در هر لحظه با تاخیر بیشتری نسبت به قبل دریافت می‌كند و بالعكس در صورتی كه خودرو به سمت رادار حركت كند و به آن نزدیك شود سگینال‌ها به مرور با تاخیر كمتری به گیرنده منعكس می‌شوند، زیرا در هر لحظه از فاصله میان خودرو و رادار كاسته می‌شود. در نتیجه دستگاه‌های "اسلحه سرعت" با محاسبه و بررسی تغییرات سگینال‌های دریافتی قادرند تا میزان سرعت و جهت اجسام متحرك و خودروها را تخمین زده و تعیین كنند. نكته مهم آن كه اگر یك "اسلحه راداری" از درون یك خودرو كه خود در حال حركت بوده و برای مثال سرعت آن 50 كیلومتر در ساعت است، مورد استفاده قرار گیرد، هنگامی كه بخواهیم سرعت یك خودرو را كه در جهت مخالف حركت می‌كند محاسبه كنیم، آشكار ساز رادار پس از هدف‌گیری سرعت آن را 20 كیلومتر در ساعت تعیین می‌كند اما حقیقت آن است كه در چنین شرایطی سرعت خودروی مقابل 70 كیلومتر در ساعت است. اخیرا نوع جدیدی از این نوع رادارها توسط پلیس به كار می‌روند كه با امواج نوری كار می‌كنند، این گونه وسایل كه به نام "اسلحه سرعت لیزری" شناخته می‌شوند امروزه كاربرد وسیعی دارند. اساس كار در رادارهای لیزری به این‌گونه است كه دستگاه با ارسال پرتوی لیزری مادون قرمز هنگام عبور یك وسیله نقلیه از جاده فاصله زمانی قطع و وصل شدن مسیر پرتو كه به علت عبور خودرو انجام می‌گیرد را سنجیده و سرعت آن را تخمین می‌زند. این تجهیزات هم به صورت دستی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و هم به طور ثابت نصب و سرعت خودروهای عبوری را به صورت خودكار ثبت و ضبط كنند. در این حالت دستگاه براساس برنامه‌ریزی قبلی، می‌تواند طوری تنظیم شود كه هنگام عبور خودروهایی با سرعت بیش از حد مجاز تعیین شده، دوربین تعبیه شده در سیستم از آن (شماره پلاك و چهره راننده) یك عكس تهیه كرده و آن را به مركز كنترل پلیس ارسال كند.