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“多普勒效应?”
听到徐云嘴里冒出的这个词。水印广告测试 水印广告测试
老郭整个人顿时一愣。
作为曾经在国外留学多年的物理学家,老郭对于多普勒效应自然谈不上陌生。
这是克里斯蒂安·多普勒在1842年发现一种物理现象,说白了就一句话:
物体辐射的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化。
例如当站在原地,一辆救护车迎面驶来的时候,听到的声音比原来高。
而车离去的时候声音比原来低,这就是多普勒效应。
这个现象的实质是当救护车驶向人时连续发射声波,声波的发射位置与人越来越接近。
所以每个声波到达的时间都比上个声波更短,波峰之间的距离...也就是波长会因此缩短。
所以人体感知到的声波的频率增大,音调升高。
同样地。
当救护车离开时。
发出的声波的音源越来越远,使得波长增大、频率减小及音调降低。
这是一个提出时间与得出结论都很早的物理现象,本身并不存在什么奥秘或者运用价值。
可以这样说。
截止到目前。
这个效应几乎没有任何配套的运用技术落地。
因此在徐云说出这个词后。
老郭脸上的表情非但没有释然分毫,反倒愈发迷湖了起来:
“韩立同志,多普勒效应我倒是略有了解,但是它和增加数据采样又有什么关系呢?”
“我们需要的是更多的样本数据,与声学多普勒似乎没什么交集吧?”
徐云闻言点了点头,倒也不怎么着急,而是耐心说道:
“没错,现有物理的多普勒效应主要出现在宏观领域,比如说救护车之类的情况。”
“但您别忘了,多普勒效应的真正核心却并非宏观,而是.....相对运动。”
老郭顿时一愣。
徐云则没怎么关注老郭的表情,又继续说了下去:
“在宏观世界中,人和车的相对运动体现在车动人不动——这也是所有人潜意识里的认知,因为这个例子太好懂了。”
“但多普勒效应的实质是接受频率的变化,也就是宏观情况可以是车鸣笛但不动,人慢慢向车走去.....”
这一次。
老郭轻轻点了点头。
就像说起触手怪大家会想到新手钓鱼人这个作者一样,在生活中,大家经常会用某个最经典的事例去代替某个概念来做释义。
但实际上。
事例和概念并不能完全对等,就像除了新手钓鱼人外,起点还有诸如老鹰之类的触手怪等等。
多普勒效应也是同理。
救护车这个例子可以清晰的解释多普勒效应,但它终究不是效应本身的实质原因。
不知为何。
在听到徐云这番话的时候,他的心中隐隐冒出了某个庞然大物的轮廓......
接着徐云努力从被子里抽出手,食指在空中画了个圈,示意道:
“郭工,您应该知道,根据多普勒效应的原理解析,这个现象同样在微观领域成立。”
“也就是这些向静止救护车移动的人,其实可以换成各种不同的粒子,比如说降水粒子和降雨粒子。”
“另外每种粒子的介电常数是不同的,比如说水是0.93,冰是0.18等等......”
说罢。
徐云将左手握拳放在高处,右手在下方竖起一根手指,说道:
“那么郭工,假设...我是说假设啊。”
“如果有这么一种仪器,它在运作的时候呢,可以时不时就biu的一下,朝天上发射一些特殊波段的电磁波。”
“而在它发射波段的同一时间,介电常数不同的粒子也都在云层上进行着运动。”
“这些运动是不规则的,可能有的上有的下,有的左移有的右飘,有的画个s有的画个b,但总之它们相对仪器会发生相对位移。”
“那么这样一来,您说电磁波在和它们接触以后,会发生什么情况呢?”
轰——
徐云的一番话如同天降惊雷,霎时在老郭的心中轰然炸响。
这个问题对于物理专业的老郭而言,简直是一个送分题,简单到了不能再简单。
但也正因如此。
老郭才愈发不敢做出论断。
“......”
过了一会儿。
老郭方才用颤抖着的左手扶了扶眼镜,缓缓给出了一个答桉:
“如果目标的粒子向仪器靠近,那么......反射波的频率会比发射波的频率高。”
“如果目标粒子在远离仪器,反射波的频率会比发射波的频率低。”
“同时由于介电常数的差异,不同粒子会发生不同程度的散射,反馈到仪器上的便是不同程度的......频移。”
“而通过这种频移,便能反演出实时的大气湍流情况.......”
说道最后。
老郭整个人忽然靠到了椅子上,深深的呼出了一口气,整个人沉默不语。
过了良久。
老郭才再次抬头,缓缓看向了徐云,表情微妙的问道:
“韩立同志,这个仪器可有名字?”
徐云这次没再卖关子了,直接答道:
“有,叫做气象多普勒雷达。”
没错。
气象多普勒雷达。
这便是徐云在拿出阻尼器之初,便想好的一个大杀器!
多普勒效应。
这是一个距离眼下这个时代提出已经有近百年的经典物理现象。
当初徐云在1850副本收尾的时候,还曾经在剑桥大学中遇到过它的提出者克里斯蒂安·多普勒。
这个效应在后世的运用范围也同样很广,涉及到了大量的军事和民用领域。
例如气象多普勒雷达、彩超、多普勒成像仪等等。
还有经常超速被开罚单的同学,检测你们超速记录的测速雷达靠的也是多普勒效应。
但另一方面。
这些后世普及到不能再普及的多普勒技术,却几乎都要到上个世纪70年代后才会发展起来。
也就是从1842-1970年这130年左右的时间里,多普勒效应几乎没有什么对标的物理技术落地。
这里之所以用‘几乎’,主要原因在于声呐探测算是与多普勒效应有关。
但它并不是靠着多普勒效应而出现的,只能算是勉强沾亲带故。
而人类历史上最早的多普勒效应仪器,便是......
气象多普勒雷达。
气象多普勒雷达的原理上头已经介绍过一次,此处便不再赘述。
它的概念提出于60年代初期,实际运用则要在接近70年代的某个时段,具体时间过于敏感便也不再详述。
总之在眼下这个时间段,气象多普勒雷达连海对面都还没拥有实物,甚至设计过程才进行到了40%左右。
至于国内的第一台气象多普勒雷达就更晚了。
国内要直到上个世纪80年代末,才会由国家气象局和蓉城的784厂合作,成功研制第一部s波段714sd和第一部c波段714cd型多普勒天气雷达样机。
没错,这还只是样机。
至于第一台真正投入使用的气象多普勒雷达,则还要一直晚到1992年。
在气象多普勒雷达雷达面世之前。
气象领域的气象雷达只能通过回波作定性分析,否则也不会晚到1954年才出现人类史上的第一次数值天气预报了。
视线再回归现实。
此时此刻。
老郭整个人背靠在医院配备的木头椅子上,喃喃的重复着着这个名字:
“气象多普勒雷达......”
说话的同时,他的内心更是感慨万千。
作为一名专业的物理从业者。
老郭如今虽然没有见到徐云所说的实物。
但光凭徐云描述的原理便可以确定,他所说的仪器大概率是可运作且可取得成效的。
而且这种雷达可以采集到的数据,何止十万倍那么简单?
毕竟太气层中的粒子可是太多太多了......
只要条件合适,百万倍甚至千万倍的数据都可以收集到手——那时候计算反倒会成为一个大问题了。
更重要的是.....
这是一种气象雷达!
要知道。
在目前的科研领域中。
无论是国内还是国外,即便是毛熊还有海对面,它们有关气象雷达的发展水平也就那样。
人类第一台气象雷达出现在1943年,距离现在大概二十年不到。
当时麻省理工学院设计出了一台风暴雷达,主要用于风暴的位置,原理极其原始,而且现在还在运行。
又比如目前国内的气象雷达。
国内的第一台常规气象雷达落地于三年前,由老郭的好友保铮通过军用843测高雷达改制而成,全名为703型雷达。
它的主要目的只有一个:
用于预测台风。
可以这样说。
如今全球范围内的气象雷达基本上都是用于观测大型气象灾害,比如说台风、飓风等等。
除此以外。
普通的降雨啦、降雪啦、沙尘暴啥的它们压根预测不了,某种意义上来说就相当于一个大型的望远镜。
可眼下徐云所说的气象多普勒雷达,却仿佛在老郭的面前开出了一条通天的新路.....
很多很多年以后。
老郭和徐云见面的这一天被赋予了许多特殊的色彩,二人的交流也被冠以了很多莫名的光环。
比如稳重的有【改变人类历史的一次对话】。
整活的则是【同志,这是你们加速器的密码】等等。
还有人戏称这是【鸡兔同笼】,所以将其称为【笼中对】......
.........
过了片刻。
老郭将内心的震撼彻底‘消化’完毕,随后才再次将目光投向了徐云:
“韩立同志,这个气象...气象多普勒雷达,组装起来需要哪些流程和零件?”
老郭没问徐云能不能给出组装方案,毕竟此前徐云曾经说过一件事:
整个设备的投入大概要几万块钱,时间快则三四天,慢则七八天。
也就是说徐云肯定清楚具体的步骤,甚至知道一些更加详细的内幕。
“零件啊......”
果不其然。
徐云很快摸了摸下巴,慢慢说道:
“从结构上来说,一台气象多普勒雷达基本上可以分成八个环节。”
“也就是天线、天线罩、信号处理器、伺服系统、发射机、接收机、波导管和显示器......”
“韩立同志,你先等等。”
不等徐云说完,老郭便打断了他。
只见老郭从公文包里取出了纸和笔,将它们放在桌上,方才示意道:
“请继续吧,韩立同志。”
徐云对此倒也不以为意,点了点头便继续说道:
“其中最简单的是天线罩和显示器,天线罩就不说了,显示器只要能显示出回波和垂直剖面即可。”
“至于发射机和接收机都可以用医院的x光机临时改良——前提是领导们能说服林宇医生。”
“天线的话正馈线用抛物面天线就行,口径1米左右,馈线也只要水平线极化......”
与发动机一样。
小型多普勒探测雷达,同样是后世diy圈中很常见的一种设备。
当年徐云在成飞的时候,就鼓捣过很多次这玩意——虽然搞的是小型的小功率测风多普勒雷达,接受灵敏度只有-60dbm,但原理上还是相通的。
考虑到眼下这个时代兔子们的工业水准较低,加之此时的时间较为紧迫。
因此徐云也一如既往的用上了一个老思路:
不搞正式版设备,只搞性价比最高的乞丐...咳咳,青春版气象多普勒雷达。
毕竟老郭他们需要的也只是五千万组的数据罢了。
后世一台普通的气象多普勒雷达每次收集的数据非常夸张,往往可以达到上百亿甚至上千亿组。
例如酒泉那座非常有个性的‘海豚式’雷达塔楼,单次采集的数据量甚至可以达到3000亿组。
没办法。
大气中的粒子实在是太多太多了。
因此无论是需求还是实际情况,都不需要徐云拿出正式版的气象多普勒雷达。
在徐云的设计中。
显示器可以只考虑回波和垂直剖面,对于221厂的大牛来说只需要把电视屏幕拿来改进一下就行了。
发射机、接收机、波导管则都可以从医院就地取材:
医院的x光机自带x波频,可以提供发射机和接收机需要的x波段双偏振效果。
波导管则来自他身边的那台心电监护仪——这玩意儿的弦线电流计和波导管几乎就是一个原理。
至于伺服系统也不难。
后世的伺服系统主要使用的是伺服放大器和脉宽调制器,比如smpr-v1啥的。
不过这辈子是多普勒雷达的同学应该都知道。
气象雷达中伺服放大器的本质,其实就是驱动分机+俯仰开关。
至于脉宽调制器就更简单了,施加两个方向的力起到动态润滑就行。
所以后者只要请三分厂的大老设计出一个igbt模块即可,前者则需要一个现成的rc吸收电路。
对,rc吸收电路。
看到这里。
想必有部分聪明的同学已经意识到了。
没错!
现在放在瞭望塔上的那台热电偶湿度计,正好就能提供一个完好的rc吸收电路。
“.......”
几分钟后。
看着写满了纸面的文字,老郭忍不住眨了眨眼,对徐云问道:
“韩立同志,我有个问题想确认一下。”
“按你之前所说,一台气象多普勒雷达的造价成本大概要两三万起步,没错吧?”
“不过从这些零部件看起来,成本应该连五千块都不用,这部分的差值去哪儿了呢?”
作为一名长期从事航空工程研究的专家,老郭对于设备成本方面的信息非常敏感。
刚才他简单心算过一遍,徐云所说的所有零件加在一起,成本至多就四五千块钱。
遑论像rc吸收电路之类的部件,在用完后还可以装回到原先设备上。
所以实际成本甚至还要比他计算出来的数值小一点。
四五千对两三万。
这显然不太符合徐云此前所说的情况,而且也很难用不了解行情的理由解释过去。
看着一脸茫然的老郭。
床上的徐云不由笑了笑,伸手指了指老郭的笔记本,说道:
“郭工,您恐怕没注意到,我刚才提到的八个环节里头,还有一个没说完呢。”
“还有一个?”
老郭顿时一愣。
他之前光顾着记录了,在项目方面只记了个大概,闻言不由重新扫了几眼笔记:
“天线....天线罩....发射机....波导管......”
过了片刻。
老郭慢慢抬起头,确认道:
“一共七个零件,确实少了一个......信号处理器。”
说完老郭便意识到了什么,追问道:
“韩立同志,莫非这个零部件的成本很高?”
徐云看了他一眼,眼中露出了一丝玩味:
“郭工,我跟您说实话吧。”
“这个零件它不是成本高不高的问题,而是......”
“你们敢不敢用的问题。”
......
注:
明天老家祭祖,请假一天,三年没祭祖了必须得去,而且大概率要撕逼(我家祖祠是那种古民居,地皮很值钱,大伯伯那房从十年前就开始想要把祖祠卖一部分大家分钱了,我们其他几家不同意,我爸说今年估计要再吵一架)
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