رادار چیست وچگونه کار میکند؟

رادار چیست و چگونه کار می کند؟
  
رادار یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده اجسام و اندازهگیری برخی ویژگیهای آنها به وسیله امواج الکترومغناطیسی به کار میرود. کاربرد اصلی رادار و محل پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی است.
رادار یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده اجسام و اندازهگیری برخی ویژگیهای آنها به وسیله امواج الکترومغناطیسی به کار میرود. کاربرد اصلی رادار و محل پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی است و نقش اصلی یک سیستم راداری نظارت بر یک محدوده بزرگ و تشخیص اجسام متحرک، ردیابی اهداف و استخراج مشخصاتی مانند سرعت و ارتفاع و ... میباشد.
خیال پردازی 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.
معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . رادار(radio detection and ranging) مخفف وبه معنای آشکارسازی به کمک امواج مایکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های مایکرویو را به سمت اهدف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند . قدرت (میزان انرژی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشرایط آب و هوایی مختلف اشاره کرد . امواج مایکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران می باشند . از آنجایی که عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیف های مرئی ومادون قرمز کار می کنند متفاوت است لذا می توان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد .

انواع رادار از نظر ارسال موج


رادار پالسی
رادار موج پیوسته(سینوسی)

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


نظارت و رهگیری هواپیماها و موشکها
نظارت و رهگیری اهداف دریایی یا زمینی
نظارت و رهگیری اجرام فضایی
هواشناسی
اندازه گیری سرعت وسایل نقلیه
رادار دهانه ترکیبی برای تصویر دو-بعدی و سه-بعدی
پیداکردن مین در زمین
فرود(برای نمونه برای هواپیما) دقیق
عکسبرادری از کرههای دیگر با رادار تصویری
پرهیز تصادم
پیدا کردن آب در مناطق شنزار و خشک
نظارت بر اهداف جنبنده در زمین
نظارت بر اهداف جنبنده در مناطق پردرخت
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 به 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 آن بود که سفینه ها بتوانند از سطح سیارات عکسبرداری کنند. بنابراین رادار علی رغم خرابی هایی که با گسترده تر کردن جنگها 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.