Bài giảng: Sóng radar và ứng dụng | Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh

ĐỀ TÀI SỐ 03 SÓNG RADAR & ỨNG DỤNG
Giảng viên hướng dẫn: Ngô Thị Minh Hiền • PHẦN I: SÓNG RADAR
• I.1: Sóng Radar được tìm ra và phát triển như thế nào
• I.2: Sơ lược về sóng Radar
• I.3: Cơ chế phát và thu sóng
• I.4: Tính chất sóng Radar
• I.4.1: Sự phản xạ
• I.4.2: Sự phân cực
• I.4.3: Sự nhiễu
• I.5: Hiệu ứng Dopple và sóng Radar
• I.6: Dải tần làm việc của Radar
• PHẦN II: ỨNG DỤNG CỦA SÓNG RADAR
• II.1: Tổng quan
• II.2: Ứng dụng chính
• 1: Điều khiển, theo dõi giao thông hàng không ( ATC )
• 2: An toàn hàng hải
• 3: Không gian vũ trụ • 4: Quân sự
• 5: Dự báo thời tiết
• 6: Cảnh báo động đất – sóng thần
• 7: Kiểm soát an toàn giao thông đường bộ Phần I: Sóng Radar
•I.1: Sóng Radar đã được tìm ra và phát triển như thế nào? •Dơi phát ra sóng siêu âm từ mũi,
nhận tiếng vọng lại
bởi hai “ăng ten” ở hai tai.
• Radar là tên viết tắt của Radio Detection and Ranging • Năm 1887, nhà vật lý
người Đức lần đầu tiên tạo ra sóng vô tuyến trong phòng thí nghiệm. • Năm 1897 liên lạc vô
tuyến giữa hai tàu bị cắt
đứt lúc có một tuần dương hạm chạy ngang qua. Heinrich Hertz • Năm 1922, Guglielmo Marconi đã có một bài
diễn thuyết trình bày về ý
tưởng là có thể phát hiện
được những vật thể từ xa sử dụng sóng vô tuyến Guglielmo Marconi
I.2: Sơ lược về sóng Radar
• Là sóng điện từ siêu cao tần ( sóng vô 𝒗 tuyến, sóng radio ) 𝝀 = 𝒇
• Có bước sóng cực ngắn từ 1 milimet đến
100 met với tần số tương đương từ 3GHz đến 300 GHz
• Nhờ vào ăng-ten, sóng radar tập trung
thành một luồng hẹp phát vào trong không gian.
• Sóng radar gặp bất kỵ mục tiêu nào thì nó bị phản xạ trở lại.
I.2: Sơ lược về sóng Radar
•Sóng radar không truyền xa được trong môi trường nước.
•Nên sử dụng máy sonar dùng siêu âm
để định vị dưới nước.
•Muốn định vị chính xác cần có bước sóng thích hợp
•Bước sóng càng ngắn sẽ cho hình ảnh độ phân giải càng cao
I.3: Cơ chế phát và thu sóng
• Máy phát vô tuyến là thiết bị dao động dòng điện.
Dòng điện này tạo ra năng lượng điện từ và khi
dòng điện dao động, năng lượng này di chuyển trong
không khí như sóng điện từ.
• Một máy thu điện từ chỉ là sự đảo ngược của máy
phát: nó thu sóng điện từ với một ăng-ten và chuyển
đổi chúng thành dòng điện.
I.4: Tính chất sóng Radar 1.Sự phản xạ
• Một chất rắn trong không khí hay chân không, hoặc
một sự thay đổi nhất định trong mật độ nguyên tử của
vật thể với môi trường ngoài, sẽ phản xạ sóng radar
• Radar đặc biệt thích hợp để định vị các máy bay
hay tàu thuyền. (Kim loại hay sợi cacbon)
• Các vật liệu hấp thụ sóng radar (chất có điện trở và
có từ tính) dùng trong các thiết bị quân sự để giảm sự phản xạ radar.
I.4: Tính chất sóng Radar 2.Sự phân cực
• Thể hiện hướng dao động của sóng
• Mặt phẳng phân cực là mặt phẳng chứa vector dao động từ trường.
• Radar sử dụng sóng radio được phân cực ngang, phân cực dọc,
và phân cực tròn tùy theo từng ứng dụng 3: Sự nhiễu
• Các sóng làm nhiễu bắt nguồn từ các nguồn bên trong và bên ngoài,
gồm chủ động và bị động
• VD: Các máy bay tàng hình có thể tung ra thêm các mảnh kim loại
dẫn điện có chiều dài bằng nửa bước sóng, gọi là các miếng nhiễu
xạ, có tính phản xạ cao nhưng không trực tiếp phản hồi năng lượng trở lại nguồn
I.5: Hiệu ứng Doppler
Khi sóng điện từ chiếu xạ vào mục tiêu đang chuyển động
với một tần số nào đó gọi là tần số chiếu xạ thì năng lượng
phản xạ về là tín hiệu phản xạ có tần số sai khác so với tần số chiếu xạ.
f(chieuxa)  f(doppler) = f(chieuxa)  f = f(phanxa)
Dấu “+” khi mục tiêu tiến dần về phía nguồn chiếu xạ.
Dấu “ - ” khi mục tiêu đi xa nguồn chiếu xạ.
Phần II: Ứng dụng của sóng Radar HÀNG KHÔNG QUÂN HÀNG SỰ HẢI SÓNG RADAR VŨ KHÍ TRỤ TƯỢNG GIAO THÔNG ĐƯỜNG BÔ 1: Điều khiển, theo dõi giao thông hàng không ( ATC )
• Đài kiểm soát không lưu kết hợp tín hiệu từ radar và tín
Nếu radar hoạt động không hiệu quả thì
hiệu từ bộ tiếp sóng (nhận/phát tín hiệu) trong buồng lái
hậu quả gây ra là vô cùng nghiêm trọng
của máy bay để có một bức ảnh chi tiết về các máy bay
lưu thông trên bầu trời. 2: An toàn hàng hải
Radar giúp xác định vật cản ở trên mặt
nước, phát hiện vật cản dưới nước, ngày
nay sóng Radar còn được áp dụng để
thăm dò và khai thác thuỷ hải sản. 3: Không gian vũ trụ
Hình ảnh:Trạm vũ trụ Quốc Tế Hình ảnh Hình ảnh trên ên màn thực hình tế Radar
• Các tàu vũ trụ được phóng lên với độ chính xác cao bởi sự
dẫn đường của các trạm Radar vũ trụ trên không.
• Dự án radar có tên là 'hàng rào không gian’ được Mỹ công
bố nhằm chặn rác thải vũ trụ từ đó bảo vệ phi thuyền, tàu
không gian trong phạm vi 1200 dặm. 3: Không gian vũ trụ
Hình ảnh mô phỏng Vệ tinh TESS của NASA
• Kính viễn vọng không gian TESS đã được phóng vào
không gian với mục đích khám phá những hành tinh bên
ngoài hệ mặt trời bằng hệ thống radar được tích hợp bên
trong thiết bị 337 triệu USD có kích thước bằng ½ máy giặt Phòng 4: Quân không sự không quân
Radar được dùng để bám
sát máy bay địch. Báo động
tên lửa và dẫn đường tên
lửa hành trình đánh chặn. 4: Quân Hải quân sự
Hệ thống Radar lớn được
lắp đặt trên tàu Sân bay
để phát hiện các máy bay
tiêm kích, tên lửa và tàu ngầm của địch. 5: Dự báo thời tiết
Radar phát tín hiệu sóng tới với bước sóng từ
1,1 – 1,67 cm để phát hiện các đám mây, mật
độ mưa và hướng di chuyển của chúng trên
màn hình toạ độ để đưa ra cảnh báo sớm. 6: Cảnh báo động đất,sóng thần
Vận tóc sóng Radar lên tới vận tốc ánh sáng 300.000.000
(m/s) nhanh hơn rất nhiều với vận tốc di chuyển của các
ngọn sóng thần, nên chúng ta sẽ thu thập được vị trí và
vận tốc, cũng như hướng đi của các ngọn sóng thần. 7: Kiểm soát an toàn giao thông đường bộ Came Cam ra erabắn bắ tốc n độ tốc di độ động cố định ứng sẽ dụng ghi lại công ngà y nghệ giờ, laser địa điểm, phát ra hướng chùm di tia sáng chuyển, về vận phía ph tốc, vận ương tốc giớ tiện đang i hạn trên chạy đoạn tới gần. Thời đường gi đó an (để chùm so tia sánh ph ) át và hiệ làn n và đườn gh g i lại mục chiếc xe tiê đa u t ng rong chạy
phạm vi hoạt động 800m là 0,3 đến 0,7 giây. CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE
Document Outline

• ĐỀ TÀI SỐ 03 SÓNG RADAR & ỨNG DỤNG
• Slide 2
• Slide 3
• Phần I: Sóng Radar
• Heinrich Hertz
• Guglielmo Marconi
• I.2: Sơ lược về sóng Radar
• I.2: Sơ lược về sóng Radar
• I.3: Cơ chế phát và thu sóng
• I.4: Tính chất sóng Radar
• I.4: Tính chất sóng Radar
• Slide 12
• Phần II: Ứng dụng của sóng Radar
• 1: Điều khiển, theo dõi giao thông hàng không ( ATC )
• 2: An toàn hàng hải
• 3: Không gian vũ trụ
• 3: Không gian vũ trụ
• 4: Quân sự
• Slide 19
• 4: Quân sự
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• 5: Dự báo thời tiết
• 6: Cảnh báo động đất,sóng thần
• 7: Kiểm soát an toàn giao thông đường bộ
• CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE