1. 超聲波為什麼不能用於空中雷達,請詳細說明一下原因,我所了解的是超聲波在空中衰減很大,有效距離很近
首先超聲波在空氣中衰減極為嚴重。因為超聲波在空氣中有力學作用,近距離甚至可以用於吹蠟,或懸浮物體,傳播不了多遠,蝙蝠的探測范圍只有幾米,而飛機動輒幾十公里甚至上百公里。不考慮其他因素,隨著距離的增加能量是以距離平方次衰減的,而反射回波也是以距離的平方次衰減,再加上力學衰減。要想傳播的更遠這不但需要消耗大量的能源,而且技術上也做不到。同時超聲波強到了一定程度,和噪音一樣對人體和生物也是有危害的。
其次空中目標的運動速度快,有些甚至是超音速的,如果對著你而來,哪超聲波還沒等回波到,飛機或導彈已經到了,甚至命中目標了!而且距離遠動輒幾公里十幾公里,甚至成百上千公里。音速來回往返需要的時間長,會導致情況嚴重失真。這和我們看一光年以外的星體,其實是看到他一年以前的情況是一個道理,如果雷達上的目標是它幾秒,或幾分鍾後的運動狀態,對於運動的物體來說攔截已經失去了意義。尤其是導彈攔截。用電磁波快速運算還難以做到呢?你再耽誤一會,黃瓜菜都涼了!
2. 為什麼雷達發出的是電磁波而不是超聲波
雷達發出的是電磁波,電磁波經反射後顯示在屏幕上,判斷目標大小及距離以及形狀。蝙蝠發出的是機械波,就是高頻聲波,機械波不是物質,只是物質的震盪,所以不是電磁波。
如果蝙蝠在真空中,它就發不出超聲波,因為沒有東西能讓它震盪,而電磁波本身就是物質,可以在真空中傳播。
雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射並接收其回波,由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
測量速度原理是雷達根據自身和目標之間有相對運動產生的頻率多普勒效應。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發射頻率不同,兩者的差值稱為多普勒頻率。
從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。
當目標與干擾雜波同時存在於雷達的同一空間分辨單元內時,雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。
3. 為什麼雷達發出的是電磁波而不是超聲波
超聲波在空氣中的衰減太嚴重了,無法按照要求達到定向偵測的目的,所以雷達採用電磁波.
而在水中,電磁波幾乎不能正常傳遞,相反地,超聲波卻幾乎不衰減並擁有良好的回波特性,所以水中偵測使用超聲波,叫聲納.
雷達和聲納的原理幾乎一樣,都是收集回波,但是介質不同導致選用的手段不同.