Видеоурок по физике "Радиолокация"

Конспект урока

Радиолокация

Радиолокация (от лат. Location – размещение, распределение) – это обнаружение, распознавание и определение пространственных координат различных объектов с помощью радиотехнических средств. В основе радиолокации лежит явление отражения радиоволн, которое наблюдал Г. Герц.

Факт задержки радиоволн отдельными объектами установил еще в 1897 г. А. С. Попов, когда прохождение одного корабля между двумя другими кораблями нарушило радиотелеграфную связь между ними вследствие отражения радиоволн от металлического корпуса корабля. Первый радиолокатор (под названием телемобилоскоп) был описан в патентной заявке немецким инженером X. Хюльсмайером в 1904 году. Появление в Первой мировой войне авиации и танков заставило искать пути раннего обнаружения техники противника. В 1920 е годы для этого использовались звукоуловители и теплоуловители.

Но в условиях плохой погоды они не могли работать надежно. Поэтому в 1930 е годы на первый план вышла радиолокация – обнаружение объектов при помощи радиоволн, отражающихся от их поверхности. Первые радиолокационные станции (РЛС) появились в Великобритании, СССР и США. Принцип действия систем радиолокации состоит в обнаружении и регистрации вторичных радиоволн, отражённых (рассеянных) наблюдаемыми объектами при облучении их электромагнитными волнами радиолокационного передатчика. Радиолокационная установка — радиолокатор (или радар) — состоит из передающей и приемной частей. В радиолокаторах, работающих на длинах волн порядка 10 см и меньше, остронаправленная волна создается антеннами в виде параболических зеркал. Для волн метрового диапазона антенны имеют вид сложных систем вибраторов. При этом острая направленность излучения получается вследствие сложения волн. Антенна устроена так, что волны, посланные каждым из вибраторов, при сложении взаимно усиливают друг друга лишь в заданном направлении. В остальных направлениях происходит полное или частичное их взаимное гашение. Отраженная волна улавливается либо той же излучающей антенной, либо другой приемной антенной, тоже остронаправленной. Строгая направленность излучения позволяет говорить о луче радиолокатора. Направление на объект и определяется как направление луча в момент приема отраженного сигнала. Для определения расстояния до цели применяют импульсный режим излучения. Генератор излучает волны кратковременными импульсами. Длительность каждого импульса составляет миллионные доли секунды, а промежуток между импульсами примерно в 1000 раз больше. Во время пауз принимаются отраженные волны.
Определение расстояния R производится путем измерения общего времени t прохождения радиоволн до цели и обратно. Так как скорость радиоволн v = 3•108 м/с — в атмосфере практически постоянна, то R=ct/2

Следует учитывать, что до принимающей антенны доходит очень небольшая часть энергии, которую излучает передатчик. Поэтому существует обязательное условие, которое заключается в том, что приемники радиоволн должны усиливать принятый сигнал в 1012 раз. Такой чувствительный приемник обязательно должен находится в отключенном состоянии в то время, когда идет импульс от передатчика. Для фиксации посланного и отраженного сигналов используют электронно- лучевую трубку. На экране электронно-лучевой трубки можно увидеть светлую точку, которая движется равномерно по экрану. Но в момент, когда посылают импульс, эта точка отклоняется. На экране появляется «всплеск» около нулевой отметки шкалы дальности. Небольшое светящееся пятно будет продолжать двигаться равномерно до тех пор, пока не будет принят слабый отраженный сигнал. То расстояние, которое мы можем наблюдать на экране между «всплесками», пропорционально времени t (тэ) прохождения сигнала и, следовательно, пропорционально расстоянию R до необходимого объекта. Данная шкала проградуирована в километрах.
Применение радиолокационных установок. Радиолокационные сети защищают страны от внезапного нападения авиации или ракет. Бортовые радиолокаторы важны для поиска, осуществляемого над сушей или морем, и оказания помощи в навигации или при слепом бомбометании. Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации. На промысловых траулерах радиолокатор находит применение для обнаружения косяков рыбы. На самолетах радиолокаторы используют для решения ряда задач, в том числе для определения высоты полета относительно земли. В аэропортах один радиолокатор служит для управления воздушным движением, а другой – радиолокатор управления заходом на посадку – помогает пилотам посадить самолет в условиях плохой видимости.
В широких масштабах радиолокация применяется для прогнозирования погоды. Национальная метеорологическая служба использует специально оборудованные самолеты, оснащенные радиолокаторами, для отслеживания всех метеопараметров; наземные РЛС помогают им в этой работе. Коммерческие авиалайнеры пользуются радиолокаторами, чтобы избежать погодных и атмосферных аномалий. Локаторы используются в космических исследованиях. Каждый космический корабль обязательно имеет на борту несколько радиолокаторов.

В 1946 г. в США и Венгрии был осуществлен эксперимент по приему сигнала, отраженного от поверхности Луны. В 1961 г. учеными нашей страны произведена радиолокация планеты Венера, что позволило оценить период ее вращения вокруг своей оси. В настоящее время осуществлена локация и других планет Солнечной системы.

Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!

Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

Повысим успеваемость по школьным предметам

Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ