多普勒效应测速原理是基于波源与观测者之间相对运动时,观测者接收到的波的频率与波源发出的频率之间的变化。当波源向观测者靠近时,观测者接收到的频率增高;当波源远离观测者时,接收到的频率降低。这种频率变化与波源和观测者之间的相对速度成正比。
多普勒测速公式如下:
基本公式
$$v = c \cdot \frac{f_{\text{observed}} - f_{\text{source}}}{f_{\text{source}}}$$
其中:
$v$ 是波源相对于观测者的速度,
$c$ 是波在介质中的传播速度(例如,在空气中约为 $3 \times 10^8 \, \text{m/s}$),
$f_{\text{observed}}$ 是观测者接收到的频率,
$f_{\text{source}}$ 是波源发出的频率。
雷达测速公式
在雷达测速中,多普勒频率 $f_d$ 的计算公式为:
$$f_d = f_r - f_t$$
其中:
$f_d$ 是多普勒频率,
$f_r$ 是接收机接收到的频率,
$f_t$ 是发射频率。
激光多普勒测速公式
激光多普勒测速的核心原理也是基于多普勒效应,速度 $v$ 与多普勒频移 $f_d$ 和激光波长 $\lambda$ 的关系为:
$$v = \frac{f_d \cdot \lambda}{2}$$
其中:
$f_d$ 是多普勒频移(Hz),
$\lambda$ 是激光波长(m)。
这些公式可以应用于不同的场景,例如交通监测中的雷达测速、气象雷达、医学超声波和流速测量等。通过测量频率变化,可以计算出物体的速度。