Презентация "Радиолокация" по физике – проект, доклад

Радиолокация.

Презентация выполнена учителем МОУ-Лицей №62 г. Саратова Лысенко Л.Н.

Радиолокация (от латинских слов «radio» -излучаю и «lokatio» – расположение)

Радиолокация – обнаружение и точное определение положения объектов с помощью радиоволн.

В сентябре 1922 г . в США, Х.Тейлор и Л. Янг проводили опыты по радиосвязи на декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их тоже на мысль о применении радиоволн для обнаружения движущихся объектов. В 1930 году Янг и его коллега Хайленд обнаружили отражение радиоволн от самолета. Вскоре после этих наблюдений они разработали метод использования радиоэха для обнаружения самолета.

История развития радиолокации

А. С. Попов в 1897 году во время опытов по радиосвязи между кораблями обнаружил явление отражения радиоволн от борта корабля. Радиопередатчик был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», стоявшем на якоре, а радиоприемник — на крейсере «Африка». Во время опытов, когда между кораблями попадал крейсер «Лейтенант Ильин», взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии

Шотландский физик Роберт Уотсон-Уатт первый в 1935 г. построил радарную установку, способную обнаружить самолеты на расстоянии 64 км. Эта система сыграла огромную роль в защите Англиии от налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. В СССР первые опыты по радиообнаружению самолётов были проведены в 1934. Промышленный выпуск первых РЛС, принятых на вооружение, был начат в 1939г. (Ю.Б.Кобзарев).

Роберт Уотсон-Уатт (1892 - 1973гг.)

История создания радара (RADAR — аббревиатура Radio Detection And Ranging, т.е. радиообнаружение и измерение дальности)

Радиолокация основана на явлении отражения радиоволн от различных объектов. Заметное отражение возможно от объектов в том случае, если их линейные размеры превышают длину электромагнитной волны. Поэтому радары работают в диапазоне СВЧ (108-1011 Гц). А так же мощность излучаемого сигнала ~ω4.

Антенна радиолокатора

Для радиолокации используются антенны в виде параболических металлических зеркал, в фокусе которых расположен излучающий диполь. За счет интерференции волн получается остронаправленное излучение. Она может вращаться и изменять угол наклона, посылая радиоволны в различных направлениях. Одна и та же антенна попеременно автоматически с частотой импульсов подключается то к передатчику, то к приёмнику.

Работа радиолокатора

Передатчик вырабатывает короткие импульсы переменного тока СВЧ (длительность импульсов 10-6 с, промежуток между ними в 1000 раз больше), которые через антенный переключатель поступают на антенну и излучаются. В промежутках между излучениями антенна принимает отраженный от объекта сигнал, подключаясь при этом ко входу приемника. Приёмник выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны. Современный радар включает в себя компьютер, который обрабатывает принятые антенной сигналы и отображает их на экране в виде цифровой и текстовой информации.

S – расстояние до объекта, t – время распространения радиоимпульса к объекту и обратно

Определение расстояния до объекта

Зная ориентацию антенны во время обнаружения цели, определяют её координаты. По изменению этих координат с течением времени определяют скорость цели и рассчитывают её траекторию.

Глубина разведки радиолокатора

Минимальное расстояние, на котором можно обнаружить цель ( время распространения сигнала туда и обратно должно быть больше или равно длительности импульса)

Максимальное расстояние, но котором можно обнаружить цель ( время распространения сигнала туда и обратно не должно быть больше периода следования импульсов)

-длительность импульса

Т-период следования импульсов

По сигналам на экранах радиолокаторов диспетчеры аэропортов контролируют движение самолётов по воздушным трассам, а пилоты точно определяют высоту полёта и очертания местности, могут ориентироваться ночью и в сложных метеоусловиях.

Авиация

Применение радиолокации

Главная задача - наблюдать за воздушным пространством, обнаружить и вести цель, в случае необходимости навести на нее ПВО и авиацию.

Основное применение радиолокации – это ПВО.

Крылатая ракета (беспилотный летательный аппарат однократного запуска)

Управление ракетой в полете полностью автономное. Принцип работы её системы навигации основан на сопоставлении рельефа местности конкретного района нахождения ракеты с эталонными картами рельефа местности по маршруту ее полета, предварительно заложенными в память бортовой системы управления. Радиовысотомер обеспечивает полет по заранее заложенному маршруту в режиме огибания рельефа за счет точного выдерживания высоты полета: над морем - не более 20 м, над сушей - от 50 до 150 м (при подходе к цели - снижение до 20 м). Коррекция траектории полета ракеты на маршевом участке осуществляется по данным подсистемы спутниковой навигации и подсистемы коррекции по рельефу местности.

«Стелс»-технология уменьшает вероятность того, что самолет будет запеленгован противником. Поверхность самолёта собрана из нескольких тысяч плоских треугольников, выполненных из материала, хорошо поглощающего радиоволны. Луч локатора, падающий на нее, рассеивается, т.е. отражённый сигнал не везвращается в точку, откуда он пришёл (к радиолокационной станции противника).

Самолёт - невидимка

Одним из важных методов снижения аварийности является контроль скоростного режима движения автотранспорта на дорогах. Первыми гражданскими радарами для измерения скорости движения транспорта американские полицейские пользовались уже в конце Второй мировой войны. Сейчас они применяются во всех развитых станах.

Радар для измерения скорости движения транспорта

Метеорологические радиолокаторы для прогнозирования погоды. Объектами радиолокационного обнаружения могут быть облака, осадки, грозовые очаги. Можно прогнозировать град, ливни, шквал.

Применение в космосе

В космических исследованиях радиолокаторы применяются для управления полётом и слежения за спутниками, межпланетными станциями, при стыковке кораблей. Радиолокация планет позволила уточнить их параметры (например расстояние от Земли и скорость вращения), состояние атмосферы, осуществить картографирование поверхности.

Что называется радиолокацией? Какие явления лежат в основе радиолокации? Почему передатчик радиолокационной установки должен излучать волны кратковременными импульсами через равные промежутки? Чем достигается острая направленность излучения радиолокатора? Чем определяется минимальное и максимальное расстояние, на котором может работать радиолокатор?

Закрепление.

Чему равно расстояние от Земли до Луны, если при её радиолокации отражённый радиоимпульс возвратился на Землю через 2,56 с от начала его посылки? Определите длительность испускаемого импульса, если минимальное расстояние, на котором может работать данная радиолокационная станция 6 км. Продолжительность радиоимпульса при радиолокации равна 10-6 с. Сколько длин волн составляет один импульс, если частота волны 50 МГц?

Закрепление. Решение задач