Qu'est-ce que le Doppler numérique?

Doppler numérique est une technique de traitement du signal qui utilise l'effet Doppler pour calculer la vitesse des objets.À l'origine, les militaires ont développé des techniques Doppler numériques pour les radars utilisées pour suivre, rechercher et éclairer les cibles.À mesure que le coût de l'informatique numérique diminuait, les applications civiles des radars Doppler sont devenues courantes, comme le rôle essentiel du radar Pulse-Doppler dans les prévisions météorologiques.Les techniques d'imagerie Doppler numériques sont également de plus en plus utilisées dans différents domaines médicaux.

L'effet Doppler est essentiellement le changement de fréquence d'un signal reflété par une cible en mouvement.La fréquence d'un signal reflété par un objet se déplaçant vers un observateur sera supérieure à la fréquence du signal d'origine.La fréquence d'un signal reflété par un objet s'éloignant d'un observateur sera inférieure à la fréquence du signal d'origine.Ce phénomène de décalage Doppler peut être enregistré à mesure que la fréquence des signaux augmente ou diminue par rapport au signal d'origine au fil du temps.Les changements de fréquence ultérieurs sont utilisés pour calculer la vitesse d'un objet par rapport à l'observateur.

Les ordinateurs sont utilisés pour numériser les informations collectées lorsque chaque signal est émis, réfléchi et reçu.Dans sa forme la plus simple, un radar Doppler émet une onde électromagnétique à une cible.Au contact, l'onde est dispersée et une partie de l'onde est reflétée au radar.Un ordinateur de récepteur Doppler numérique échantillonne l'onde réfléchie et calcule le décalage de phase de l'onde émise, déterminant le changement de fréquence.La vitesse de l'objet peut être calculée à partir des changements de fréquence, bien que la plage et le roulement de la cible ne puissent pas être déterminés.

À mesure que la vitesse et la taille du stockage des ordinateurs se sont améliorées, leur capacité à traiter plus d'informations disponibles à partir de changements Doppler.Par exemple, les ordinateurs plus rapides peuvent gérer les informations dérivées de l'émission rapide des impulsions micro-ondes au lieu d'un simple signal d'onde continu.Le délai pour qu'une impulsion rebondisse à partir d'une cible peut être calculée ainsi que la force du signal retourné.Cela permet de déterminer la position et la densité de la cible en conjonction avec sa vitesse relative.En règle générale, ces radars à doppler à impulsions scannent à 360 degrés autour du radar à une variété d'altitude, et les ordinateurs Doppler numériques font un composite des données collectées.

Le Doppler météorologique utilise un radar de pouls-doppler pour étudier le mouvement des tempêtes et l'intensité des précipitations.Les gouttelettes d'eau dans les nuages et les précipitations reflètent les ondes électromagnétiques.Le traitement Doppler numérique peut ainsi être utilisé pour déterminer la vitesse et l'intensité d'un système de tempête qui approche de la vitesse du mouvement des nuages.Les vagues reflétées sur la grêle dense ou les fortes pluies seront fortes, tandis que la neige et la bruine agissent davantage comme des tamis, l'atténuation et la dispersion des vagues et entraînent des signaux plus faibles.En utilisant l'analyse du retard d'impulsion, l'emplacement exact d'une tempête peut être déterminé ainsi que le type de précipitations.

Les ordinateurs présentent les informations dans deux types de cartes Doppler.Dans une carte de réflectivité, les informations sur les précipitations sont codées par couleur par intensité et superposées à une carte géographique qui indique le positionnement.Une deuxième carte Doppler affiche la vitesse radiale d'une tempête, qui peut être utilisée pour déterminer la direction du vent.Des systèmes météorologiques violents tels que les ouragans, les orages de supercell et les tornades laissent des signatures révélatrices sur les cartes de vitesse Doppler, permettant aux prévisionnistes d'émettre des avertissements météorologiques sévères.

Les innovations civiles des fabricants Doppler ont rendu leur technologie pratique dans le domaine médical.Une telle application est les échocardiographies qui testent le flux sanguin vasculaire.De même, les échographies fœtales Doppler 3D gagnent en popularité, car ils permettent aux parents et aux médecins de visualiser les images haute résolution d'un fœtus moving à l'intérieur de l'utérus.