你知道雷达测速仪如何测速吗？

你知道雷达测速仪如何测速吗？
在日常生活中，我们可能发现，当飞驰的火车向我们靠近时，汽笛声会越来越尖锐刺耳；当火车远离时，汽笛声会越来越低沉。19世纪时，奥地利科学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，留意了这一现象。经过认真思考，他首先提出了这一理论：声波频率在声源移向观察者时变高，在声源远离观察者时变低，“这种由于声源运动而引起音调变化的现象，在物理学上被称为多普勒效应。”这种现象该如何解释呢？

原来我们耳朵听到的“音调”是由声音的频率（每秒钟声源振动的次数）决定的，频率高的音调就尖锐，频率低的音调就低沉。当波源和观察者相对静止时，1秒内通过观察者耳朵的波峰的数目（频率)是一定的，观察者听到的频率等于波源振动的频率。也就是说，听到的是“原声”。当波源向观察者快速运动（或观察者向波源快速运动）时，1秒内通过观察者耳朵的波峰数目就会增加，这时观察者听到的声音频率增加，频率高的声波音调就尖锐一些；反之，当波源和观察者互相远离时，观察者听到的频率变小，频率小的声波音调就低沉。其实，这时波源发出的声音频率始终如一，但在运动中观察者耳朵接收到的频率却发生了变化，这就是“多普勒效应”的简单原理。多普勒效应适用于所有类型的波，包括光波、电磁波甚至机械波。

有趣的是，雷达测速仪也正是根据多普勒效应的原理研制出来的。我们知道，小汽车可以开得很快，可是为了保证安全，在某些路段上，交通警察要对车速进行限制。那么，在汽车快速行进时，交通警察是怎样知道它们行驶的速度呢？最常用的测速仪器叫雷达测速仪，它的外形很像一支大型信号枪，它也有枪筒，手柄、扳机等部件，在枪的后面有一排数码管。把枪口对准行驶的车辆，一扣扳机，一束微波就射向行驶中的车辆。微波是波长很短的无线电波，微波的方向性很好，速度等于光速。微波遇到车辆立即被反射回来，再被雷达测速仪接收。这样一来一回，不过几十万分之一秒的时间，数码管上就会显示出所测车辆的车速。

它所依据的原理依然是“多普勒效应”。雷达测速仪发出一个特定频率的脉冲微波，如果微波射在静止不动的车辆上，被反射回来，它的反射波频率不会改变。反之，如果车辆在行驶，而且速度很快，那么，根据多普勒效应，反射波频率与发射波的频率就不相同。通过对这种微波频率微细变化的精确测定，求出频率的差异，通过电脑就可以换算出汽车的速度了。当然，这一切都是自动进行的。

公路上的雷达测速仪测速范围大约在每小时24公里到199公里之间，测速范围比较大，精确度也相当高，车速在每小时100公里时，误差不会超过1公里/小时。

测速雷达朝向公路，可以测量车速，如果指向天空，就可以测云层的高度，测云层的速度。当然，要测几十公里外，甚至上百公里外的飞机，也是这个原理，只不过要向它扫描的空间连续发射微波束，这些微波束遇到飞机再反射回来，已经极其微弱了，要想把它接收到，分辨清并计算出来，就很困难了，这就需要一个庞大的灵敏的雷达。

除了用微波雷达测速之外，还有一种激光测速仪，因为激光的频率更高，波长更短，准确性更强，测量也更精密。当然，接收反射波的难度也更大一些。但是，其工作原理仍然是多普勒效应。