پوستر ایمنی انواع پرتوها و دامنه نفوذشان
کد کالا: 1569
نام محصول پوستر ایمنی : انواع پرتوها ودامنه نفوذشان
کد کالا علائم ایمنی : 1569
* در صورت درخواست سایز سفارشی تابلو ایمنی برای شما مشتریان عزیز تولید خواهد شد.
* امکان اضافه شدن لوگو شرکت در گوشه کار بصورت رایگان امکان پذیر می باشد.
* قبل از تولید طرح هایی نهایی چاپ برای شما ارسال خواهد شد.
مطالب مرتبط :
اشعه ایکس - گاما - فرو سرخ- رادار
اشعه ی ایکس چیست؟
اشعه ی ایکس را ویلهم رونتگن به سال ۱۸۹۵،کشف کرد.اشعه ی ایکس،مانند اشعه ی نور،نفوذکننده
است.ولی تفاوت آن با شعاع نور در طول موج وانرژی حاصل از آن هاست.کوتاهترین موج یک لامپ اشعه
ایکس ممکن است پنجاه هزارم تا یک میلیونیوم طول موج نور سبز باشد.اشعه ی ایکس از چیزهایی
می تواند عبور کند که اشعه ی نور قادر به عبور از آنها نمی باشد.این به دلیل آن است که طول موج
اشعه ی ایکس بسیار کوتاه است.هرچه طول موج کوتاهتر باشد،آن موج نفوذپذیری بیشتری خواهد
داشت. اشعه ی ایکس در لامپ مخصوص اشعه ی ایکس تولید میشود.دراین لامپ
دوگونه الکترود وجود دارد:یکی به نام کاتود و دیگری به نام آنود خوانده می شود.کاتود الکترون منفی
است که درونش با سیم تنگستن سیم پیچی شده است.این سیم با جریان برق،گرم می شود و سپس
الکترون ها را رها می سازد.الکترود دیگر ((هدف)) یا آنود است.الکترون ها از کاتود به سرعت سرسام
آوری به سوی هدف که آنود است،سیر می کنند.یعنی با سرعت ۹۷هزار تا۲۸۰هزار کیلومتر در ثانیه،
به هدف بر می خورند.آنود یک قطعه یا صفحه ی مدور تنگستن است که ناگهان الکترون ها را از حرکت باز
می دارد.آنگاه بیشتر انرژی این الکترون ها به حرارت تبدیل می شوند.ولی برخی از آنها نیز به صورت
اشعه ی ایکس،از دریچه ی پایینی،خارج می شوند
اشعه ی ایکس چگونه از استخوان های بدن عکس برداری می کند؟
اشعه ی ایکس یک عکس برداری سایه مانند انجام می دهد.یعنی اشعه از میان اعضای بدن می گذرد
و سایه هایی بر روی فیلم می اندازد.بر دو طرف فیلمی که برای این نوع عکسبرداری به کار می رود
پوششی از ماده ی بسیار حساس کشیده اند.پس از عکسبرداری این فیلم را مانند فیلمهای معمولی
ظاهر می کنند.ولی چون اشعه ی ایکس بر آن تابیده؛بر اثر آن استخوان ها و سایر اجسامی که اشعه ی
ایکس را از خود عبور نمی دهند،سایه ی ضخیم تری ایجاد و روشنی های کمرنگی بر روی فیلم ظاهر
می کنند.امروزه،اشعه ی ایکس نقش مهمی در پزشکی و صنعت دارد.ویکی از مفیدترین ابزار کار بشر
به شمار می آید
---------------------------------------------------------------------------------------------------
اشعه گاما
اشعه گاما نوعی از امواج الکترومغناطیسی است. طول موج آن بسیار کوتاه است و از ۱ تا ۰٫۰۱ آنگستروم تغییر میکند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر، سرعت آن برابر سرعت نور، بار الکتریکی آن صفر است. انرژی اشعه گاما از ۱۰ کیلو الکترون ولت تا ۱۰ مگا الکترون ولت تغییر میکند.
برد اشعه گاما بسیار زیاد است. مثلا در هوا چندین متر است. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در اشعه گاما نیز وجود دارد. ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا ۱۰۰ و ذره آلفا ۱۰۴ خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژی اشعه گاما، همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتونهای گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند
تاریخچه
در سال 1895 ، درخشش کوتاه صفحه فسفرسانتی که در گوشهای از آزمایشگاه نیمه تاریک بررسی اشعه کاتدیک قرار داشت، ذهن آماده و خلاق رنتگن که در آن زمان استاد فیزیک بود، متوجه پرتوهای تازهای نمود که از حباب شیشهای لامپهای کاتودیک بیرون زده و بی آنکه به چشم دیده شود به اطراف پراکنده میشوند. آن چه مایه شگفتی رنتگسن شده بود، نفوذ این پرتوها از دیواره شیشهای لامپ به بیرون و تأثیر آن روی صفحه فاوئورسانت در گوشهای نسبتا دور از لامپ در آزمایشگاه بود. رنتگن به بررسیهای خود درباره کشف تازه که آن پرتو ایکس نامید (بخاطر فروتنی) ، ادامه داد. بعدها این اشعه رنتگن نامیده شد
طیف اشعه ایکس
اشعه تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گسترهای از طول موجهاست. پرتوهای ایکس بوسیله دو نوع فرایند تولید میشوند
شتاب منفی الکترونها در موقع برخورد با انتهای ماده هدف پرتوهای ایکسی با طول موجهای متفاوت تولید میکند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته فرکانسها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی میشناسند
برخورد الکترون با اتم هدف موجب جابجایی الکترون مداری در اتم هدف و راندن آن به حالت پر انرژیتری میشود. این عمل را برانگیزش مینامند
هنگامی که الکترون مداری پر انرژی به موقعیت مداری نخستین خود برمیگردد، رها شدن انرژی بصورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو شدت خیلی بیشتری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت
معمولا برای هر ماده هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجود دارد. طول موج پرتو تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس ، حد پایینی دارد که با ولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. کمترین طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زیر بدست میآید. که در آنV ولتاژ لامپ میباشد.
λmin = 1239.5/V
پرتو حد پایینی طول موج طیف ، بیشترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیشتر است
مشخصههای بارز اشعه ایکس
بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تأثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است
طول موج اشعه ایکس یا اشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج ، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش مییابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگتر ، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیشتر و یا چگالی بیشتر خواهد بود. بنابراین ، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد
بررسی کمی اشعه ایکس
پرتو ناشی از لامپ 200 کیلوولتی به درون فولادی به ضخامت حدود 25 میلیمتر نفوذ میکند
اگر ولتاژ لامپ به 1 مگا الکترون ولت افزایش یابد، پرتو به درون فولادی به ضخامت حدود 130 میلیمتر نفوذ خواهد کرد
حد بالای عملی برای لامپهای اشعه ایکس رایج در حدود 1000 کیلو ولت است و این امر سبب تولید اشعه ایکس با کوتاهترین طول موج می شود. این پرتو انرژی فوتونی تقریبا برابر 1 مگا الکترون ولت دارد
پرتو ایکس با انرژی فوتونی تا 30 مگا الکترون ولت را با استفاده از الکترونهای پرانرژی (الکترونهای سریع) بوجود آمده بوسیله مولد واندوگراف شتاب دهنده خطی یا چشمه بتاترون میتوان تولید کرد
نفوذ پذیری اشعه ایکس
نفوذ پذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کمتر بوده اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپهای اشعه ایکس بوسیله چشمههای پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده میشود. باید توجه کرد که بیشترین ضخامتهای استفاده از زمانهای پرتودهی چند دقیقهای و فیلمی با سرعت متوسط میتوان مورد بررسی قرار داد. مقاطع ضعیفتر را با استفاده از زمانهای پرتودهی طولانی و فیلمی با سرعت زیاد میتوان بازرسی کرد
نحوه تولید اشعه ایکس
پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکهای از الکترونهای سریع تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آند به عنوان هدف میباشد، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفتهاند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطهاش از لامپهای اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی ، پزشکی ، صنعت و ... استفاده می شود
-----------------------------------------------------------------------------
اشعه مادون قرمز
اشعه مادون قرمز یا فرو سرخ ، انرژی الکترومغناطیسی است که برای چشم انسان نامرئی است و درطیف الکترومغناطیسی ، بین امواج رادیویی و نور مرئی قرار دارد و با سطوح انرژی اتمی ارتباط دارد. این اشعه که در نور خورشید و منابع مصنوعی وجود دارد، اگر توسط ماده جذب شود، آن را گرم میکند.
گسترده اشعه مادون قرمز
منطقه اشعه مادون قرمز بین طول موجهای 0.8 میکرومتر (که حد نور مرئی است) و 343 میکرومتر قرار دارد. در اشعه مادون قرمز طول موجهای کوتاهتر از 1.5 میکرومتر از پوست میگذرند و بقیه جذب شده و تولید حرارت میکنند. اشعه مادون قرمز را به دو قسمت تقسیم میکنند:طول موجهای بین 0.8 میکرومتر تا 4 میکرومتر.طول موجهای بلندتر از 4 میکرومتر که اغلب بوسیله مواد جذب میشوند، بخصوص طول موجهای بلندتر از 10 میکرومتر بوسیله هوا کاملا جذب میشوند.
جذب اشعه مادون قرمزآب یکی از مواد خیلی جاذب اشعه مادون قرمز است. محلول نمک طعام در حدود 20 برابر آب خالص اشعه را جذب میکند.شیشه معمولی برای اشعه مادون قرمز بلند به کلی غیر قابل نفوذ است و مورد استفاده آن در ساختن گلخانهها برای حفظ گلها از سرما به سبب همین خاصیت است.
منابع اشعه مادون قرمز
منبع طبیعی
بزرگترین منبع طبیعی اشعه مادون قرمز ، خورشید است. مقداری از نور آفتاب که به ما میرسد، دارای اشعه مادون قرمز کوتاه است، زیرا پرتوهای مادون قرمز بلند آن در طبقات هوا جذب شدهاند.
منبع مصنوعیاجسام ملتهب بهترین منبع مصنوعی برای اشعه مادون قرمز ، اجسام ملتهب میباشند که طول موج آنها بر حسب درجه حرارت تغییر میکند. اگر بخواهیم اشعه مادون قرمز تنها داشته باشیم، باید نور این قبیل منابع مصنوعی را بوسیله شیشههایی که در ترکیب آنها ید و یا اکسید منگنز دو (MnO) وجود دارد، صاف کنیم. این نوع صافیها طیف مرئی را جذب میکند و فقط اشعه مادون قرمز کوتاه را عبور میدهند.عبور حریان الکتریکی از مقاومتها روش دیگر که سهل و عملی است، عبور جریان الکتریکی از مقاوتهای فلزی است، بطوری که این مقاوتها سرخ میشوند. این مقاومتها غالبا از آلیاژهای آهن و نیکل ساخته شدهاند.چراغ با مفتول زغال چراغهایی که مفتول آنها از زغال چوب ساخته شده است، نیز به نسبت زیاد اشعه مادون قرمز دارند. در این چراغ نسبت اشعه کوتاه بین 1 میکرومتر و 7 میکرومتر خیلی کم ، ولی نسبت اشعه مادون قرمز بلند آن زیاد است.چراغ بخار جیوه چراغ بخار جیوه نیز ، اشعه مادون قرمز با طول موج کوتاه بین 0.92 میکرومتر و 1.3 میکرومتر تولید میکند، ولی نسبت اشعه حاصله نسبت به سایر منابع کمتر است.
اندازه گیری اشعه مادون قرمز
برای اندازه گیری اشعه مادون قرمز از جذب انرژی حرارتی آن استفاده مینمایند، یعنی این اشعه را به جسمی میتابانند که بتواند کلیه انرژی را جذب کند و سپس مقدار حرارتی را که در جسم مزبور تولید گشته ، اندازه میگیرند.پیل ترموالکتریکی : وسیله دقیق دیگر برای اندازه گیری اشعه مادون قرمز ، استفاده از پیل ترموالکتریک میباشد که در آن انرژی حرارتی تبدیل به انرژی الکتریکی میشود و به سهولت قابل اندازه گیری است.سوزن ترموالکتریک : برای اندازه گیری درجه حرارت در داخل نسوج زنده از دستگاهی به نامسوزن ترموالکتریک استفاده میکنند.
خواص فیزیولوژیکی اشعه مادون قرمزاشعه مادون قرمز سبب گرم شدن پوست و نسج سلولی زیر جلدی میشود.اشعه مادون قرمز ممکن است در پوست سوختگیهای نسبتا شدیدی ایجاد نماید.اگر اشعه مادون قرمز را به مقدار مناسب بکار برند، در نتیجه اتساع رگهای زیر پوست ، سببتسهیل اعمال فیزیولوژیک پوست میشود و حتی از راه عکسالعمل پوستی در بهبودی حال عمومی نیز میتواند موثر واقع شود.این اشعه خاصیت تسکین درد را نیز دارد که علت آن همان اتساع عروق و بهتر انجام گرفتن عمل رفع سموم و تغذیه بافتها است.
کاربرد اشعه مادون قرمزترموگرافیطیف سنجیبالا بردن متابولیسم
----------------------------------------------------------------------------
رادار رادار یک سیستم الکترومغناطیسی است که برای تشخیص و تعیین موقعیت هدف بکار می رود . با رادار می توان درون محیطی را که برای چشم ،غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی ،باران،مه.برف،غبار و غیره . اما مهمترین مزیت رادار توانایی آن درتعیین فاصله یا حدود هدف می باشد .کاربرد رادارها در اهداف زمینی ، هوایی،دریایی، فضایی و هواشناسی می باشد.
امواج رادار چیزی است که در تمام اطراف ما وجود دارد، اگر چه دیده نمیشود. اما مرکز کنترل ترافیک فرودگاهها برای ردیابی هواپیماها چه آنها که بر روی باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند، از رادار استفاده میکنند. در برخی از کشورها پلیس از رادار برای شناسایی خودروهای با سرعت غیر مجاز استفاده میکند. ناسا از رادار برای شناسایی موقعیت کرة زمین و دیگر سیارات استفاده میکند، همین طور برای دنبال کردن مسیر ماهواره ها و فضاپیماها و برای کمک به کشتیها در دریا و مانورهای رزمی از آن استفاده میشود. مراکز نظامی نیز برای شناسایی دشمن و یا هدایت جنگ افزارهایشان از آن استفاده میکنند.
هواشناسان برای شناسایی طوفانها، تندبادهای دریایی و گردبادها از آن استفاده میبرند. شما حتی نوعی خاص از رادار را در مدخل ورودی فروشگاهها میبینید که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز میکنند. بطور واضح میبینید که رادار وسیله ای بسیار کاربردی میباشد.
استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر میباشد:
· شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله های مشخص – عمدتاً آنچه که شناسایی میشود متحرک است و مانند هواپیما، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسامی که مثلاً در زیرزمین نیز مدفون شده اند، نیز میباشد. در بعضی از موارد حتی رادار میتواند ماهیت آنچه را که مییابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی میکند.
· شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس در بزرگراهها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده میکند.
· جابهجایی اجسام – شاتلهای فضایی و ماهواره های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار برای شناسایی حفره های مجازی ، تهیه نقشه جزئیات زمین ، نقشه های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده میکنند.
مقدمه خیالپردازی در بسیاری از مواقع به حقیقت میپیوندد. جالب است بدانید که اختراع رادار هم در حقیقت همانند بسیاری از اختراعات دیگر ریشه در یک داستان علمی - تخیلی دارد. واژه رادار که امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، همانند رادیو و تلویزیون یک اصطلاح بین المللی شده است. در واقع اختراع رادار از یک پدیده فیزیکی و بسیار طبیعی به نام انعکاس گرفته شده است. همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخرههای عظیم تجربه کرده ایم. نور خورشید هم با استفاده از همین پدیده است که از سوی ماه و در هنگام شب به ما میرسد.
امواج رادیویی و الکترومغناطیس نیز قابلیت انعکاس و بازتاب دارند و رادار بر اساس همین خاصیت ساده بوجود آمد. سادهترین رادارها در حقیقت از یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی بوجود آمدند. در ابتدا این وسیله فقط قادر بود وجود شیء را اعلان کند و به هیچ وجه توانایی تشخیص اندازه و ویژه گی های دیگر آن را نداشت. بنابرین بشر در ساخت رادار نیز از طبیعت استفادههای فراوان و اساسی کرده و با تغییراتی جزئی برای خود وسیله ای سودمند ساخته است.
تاریخچه نخستین بار در سال 1901 « هوگو ژرنسبارک » که او را «ژول ورن» آمریکایی مینامند، در یک داستان علمی _ تخیلی ، آن را طرح ریزی کرد. در سال 1906 ، یک دانشجوی 23 ساله آلمانی ، به نام « هولفس یر » دستگاهی ساخت که با اصول رادارهای امروزی میتوانست امواجی را بسوی موانع بفرستد و بازتاب آنها را دریافت دارد. آزمایش اساسی ارسال امواج الکترومغناطیسی بسوی هواپیماهای در حال پرواز ، بوسیله یک دانشمند فرانسوی به نام « پیر داوید » انجام یافت. در آغاز جنگ دوم جهانی بود که تکنسینهای انگلیسی موفق شدند، نخستین مدلهای راداری امروزی را بسازند. اما کار آنها یک مشکل اساسی داشت. امواج تا نقطهای که میخواستند نمیرسید و تنها تا پنج هزار متر برد داشت.
به همین دلیل یک فرانسوی دیگر به نام "موریس پونت" در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهی جالب به نام "مانیترون" شد که امواج بسیار کوتاه رادیویی را بوجود میآورد و به همین دلیل رادارهایی که به کمک این وسیله تکمیل شدند توانستند تا دهها کیلومتر بیش از رادار قبلی امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعی پونت در سال 1935 ابتدا در کشتی معروفی به نام نرماندی نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههای عظیم یخی شناور در اقیانوس محافظت کند و بدین ترتیب رادار علاوه بر استفاده وسیع در هوا ، سطح دریاها را هم به تسخیر خود در آورد.
مکانیسم عمل همانطور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس میشوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر میگردند و ما را از وجود آن آگاه میسازند. به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر میشویم، بلکه بطور دقیق تعیین میکنیم که ایا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک میشوند. حتی سرعت جسم نیز بخوبی قابل محاسبه است. وقتی امواج منتشر شده از رادار ، به یک جسم دور برخورد میکنند، به طرف نقطه حرکت بر میگردند. امواج برگشتی توسط دستگاههای خاص در مبدا تقویت میشوند و از روی مدت رفت و برگشت این امواج ، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری میشود.
کاربردها
· نظامیدرجنگ جهانی دوم زمانیکه رادار وارد صحنه نبرد شد، انگلستان پیگاههای وسیعی را با رادار مجهز کرد و به این ترتیب هواپیماهای آلمانی در کار خودشان دچار اختلال شدند. به عقیده بسیاری از کارشناسان همین رادار بود که آلمان را علی رغم حملههای گسترده هوایی بر روی شهرهایی نظیر لندن ، ناکام گذاشت. همچنین بسیاری از زیر دریایی هایی که تعداد زیادی از کشتیهای حمل و نقل و ناوهای جنگی متفقین را به قعر دریا میفرستادند، با کمک رادارها شناسایی شدند و در عملیات گوناگون خود دچار شکست گردیدند.
رادارها حتی در توپخانهها ، موشک اندازها و جنگ های زیر دریاییها نیز وارد عمل شدند و توجه قدرتهای بزرگ تسلیحاتی را ، حتی پس از شکست هیتلر و پایان جنگ جهانی به خودشان جلب کردند. اما صرف نظر از کاربردها نظامی، رادار خدمات صلح آمیز بسیاری را بری انسان امروزی در برداشته است. کاهش سوانح در مسافرت های دریایی و هوایی همگی مدیون رادار هستند.
· علمی
در حقیقت یکی از مهمترین کاربردهای علمی رادار با آغاز عصر فضا بوجود آمد و بشر توانست برای اولین بار با کمک رادار به فضا دسترسی پیدا کند و حتی سطح سیاره ها و اشکال گوناگون آنها را شناسایی کند. این موفقیت سالها قبل از آن بود که سفینه ها بتوانند از سطح سیارات عکسبرداری کنند. بنابرین رادار علی رغم خرابی هاییکه با گسترده تر کردن جنگ ها به وجود آورد، توانست خدمات بسیار ارزنده ای را برای جامعه بشری به ارمغان آورد و انسان این همه را مدیون طبیعت بی ادعاست!
· صنعتی وبازرگانی
شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله های مشخص – عمدتاً آنچه را که توسط رادار شناسایی میشود متحرک می باشد ( مانند هواپیما ) اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسام که مثلاً در زیر زمین نیز مدفون شده اند، میباشد. در بعضی از موارد حتی رادار میتواند ماهیت آنچه را که مییابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمیی که شناسایی میکند. شناسایی سرعت آن جسم- دقیقاً همان هدفی که پلیس از آن در بزرگراهها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده میکند.
· مثالی از کاربرد رادار
حال بیایید در مورد نمونه ای واقعی از راداری که برای شناسایی هواپیماهای در حال پرواز بکار میرود صحبت کنیم. سیستم رادار در ابتدا با روشن کردن فرستنده ، یک دسته موج رادیویی متراکم در آسمان و در جهات مختلف پخش میکند. این ارسال برای چند میکروثانیه صورت میپذیرد، حال فرستنده خاموش شده و گیرنده سیستم رادار مترصد دریافت پژواک امواج که به همراه اطلاعات حاصل از پدیده داپلر نیز هستند میماند.
امواج رادیویی با سرعتی معادل سرعت نور حرکت میکنند، تقریباً در هر میکروثانیه 300 متر را در فضا طی میکنند؛ حال اگر سیستم رادار مذکور دارای یک ساعت بسیار دقیق و قوی باشد، میتواند با دقت بسیار بالایی موقعیت هواپیما را مشخص کند، با استفاده از روشهای خاص پردازش سیگنال برای تحلیل پدیده داپلر بر روی موجهای برگشتی میتوان به دقت سرعت هواپیما را مشخص کرد.
آنتن رادار ، یک دسته پالس امواج رادیویی کوچک (اما قدرتمند) را با یک فرکانس مشخص منتشر می سازد. هنگامی که امواج به یک جسم برخورد میکنند منعکس شده و در اثر پدیده داپلر فشرده تر یا گسسته تر میشوند. همان آنتن وظیفه دریافت امواج منعکس شده را که البته بسیار کمتر از امواج ارسالی هستند بر عهده دارد.
در رادارهای زمینی قضیه خیلی پیچیدهتر از رادارهای هوایی است، هنگامی که یک رادار پلیس به ارسال پالس موج رادیویی میپردازد بخاطر وجود اجسام بسیار در سر راهش مانند نردهها، پلها، تپه ها و ساختمانها پژواکهای بسیاری را دریافت میدارد، اما از آنجایی که تمام این اجسام ثابت هستند به جزء خودروها مورد نظر، لذا سیستم رادار خودروهای پلیس ، از میان امواج منعکس شده، فقط آنهایی را انتخاب میکند که در آنها پدیده داپلر قابل شناسایی است،( آن هم به اندازه ای که جسم متحرک اضافه سرعت داشته باشد،) در ضمن آنتن این رادارها بسیار دهانه تنگی دارند، چرا که فقط بر روی یک خودرو تنظیم میشوند.
البته امروزه پلیسها در برخی کشورها از جمله کشور خودمان از تکنولوژی لیزر برای تعیین سرعت خودروها در بزرگراهها استفاده میکنند. این تکنولوژی به نام «لیدار» شناخته میشود. در این مدل بجای امواج رادیویی از اشعه نوری متمرکز (یا همان لیزر) استفاده میشود.
· فضایی
جابجایی اجسام - شاتلهای فضایی و ماهوارههای دوار بر دور کره زمین از چیزی با عنوان رادار حفره های مجازی برای تهیه نقشه از عوارض جغرافیایی سطح زمین ، ماه و دیگر سیارات استفاده میکنند.
· رادار در طبیعت
شاید رادار طبیعی بیشترین استفاده را برای خفاش دارد. چرا که این پرنده شب پرواز ، دارای حس بینایی ضعیفی است و به کمک طبیعت راداری که دارد، میتواند موانع دور و برخود را تشخیص دهد. خفاش هنگام پرواز فریادهای ابر صوتی خاصی ایجاد میکند که پس از برخورد با اجسام مختلف ، منعکس میشود و به گوش خفاش میرسد. بوسیله همین پژواک صداهای ابر صوتی است که نوع مانع و فاصله آن را تشخیص میدهد و طوری پرواز میکند که از تصادم با آنها در امان باشد. بالنها و دلفینها نیز از همین پدیده بازتاب استفاده میکنند که در مورد بازتابهای صوتی به آن "سونار" گفته میشود.
· رادار هواشناسی
در سالهای اخیر رادار برای افزایش کارایی پیشبینی وضع هوا به ابزاری بسیار ارزشمندی تبدیل شده است.
زمینههای استفاده از رادار در هواشناسی به شرح زیر است :
1- تعیین فاصله هدف (ابر، منطقه بارش، جبهه ها و …) تا ایستگاه مورد نظر;
2- شناخت نوع هدف (انواع جبهه ها، انواع ابرها و …);
3- شناخت نوع ریزش (باران، تگرگ، برف و …);
4- شناخت موقعیت و ارزیابی انواع سیکلونهای حارهای و توفندها;
5- شناخت مسیر حرکت و تعقیب روند تغییرات تظاهرات فوق در مسیر حرکت.
کار رادار براساس خاصیت قطرات آب و ذرات بلور موجود در ابرهاست که مانند مانعی، امواج ارسال شده از رادار مستقر بر سطح زمین را منعکس میکنند.
از آنجا که سرعت امواج الکترو مغناطیسی، ثابت (300.000 کیلومتر در ثانیه) است می توان با استفاده از ارسال امواج و سنجش زمان رفت و برگشت آنها، فاصله هدف از ایستگاه را مشخص کرد.
دستگاه رادار از سه قسمت، یعنی فرستنده، آنتن و گیرنده تشکیل شده است.
شیوه کار بدین شکل است که ابتدا بوسیله لامپ فرستنده (magnetron) ، ضربان منقطع از امواج الکترومغناطیس با فرکانس بالا تولید می شود و آن را از طریق آنتن رادار، که در بیشتر موارد محدب است، به سمت مانع (مثلا ابر) می فرستند؛ پس از برخورد به قطرات یا ذرات بلور موجود در ابر، بلافاصله به انعکاس پخشی دچار میشوند و به سوی زمین بر میگردند که البته تنها قسمتی از آن از طریق آنتن رادار به گیرنده میرسد زیرا دامنه ضربان مورد بحث در این رفت و برگشت تضعیف میشود، لذا آن را با دستگاه تقویت کنندهای حدود یک میلیون برابر (106) تقویت میکنند.
این امواج در مرحله بعد به صفحه تصویر(نوساننما) منتقل و سپس به صورت لکههای نورانی مشخص میشوند. از روی تصویر دریافتی میتوان نوع تظاهرات جوی را به خوبی تشخیص داد؛ مثلا رگبار و ابرهای تندری، در صفحه تصویر به صورت لکه های روشن و نامنظم دیده میشود.
در بین تظاهرات جوی ؛ جبهه سرد، واضحتر و روشنتر از بقیه تصاویر دیده میشود به طوری که امکان شناسایی و پیشبینی مسیر حرکت آنها با هیچ روشی تا این حد موفق نیست.
نگسرادنگسراد به معنی نسل جدید رادارهای هواشناسی است و چنین وسیلهای برای سنجش و پیش بینی وقوع تغییرات ناگهانی آب و هوا (مثل توفان، گردباد) بکار میرود.
در این وسیله از امواج الکترومغناطیس استفاده میشود. برای این امواج نیز ممکن است (همانند صدا) پدیده دوپلر روی دهد. همانطور که میدانید گردباد متشکل از ذرّات ریز آب و هوا است که با سرعت زیاد حول محوری متحرّک در چرخشند. امواج رادار توسط نگسراد صادر میشود. بازتاب این امواج از ذرّات آب به سمت نگسراد بازمیگردد. در این حالت بسامد امواج فرستاده شده و بازتابیده با یکدیگر مقایسه میشوند.
البته امواج بازتابی دارای بسامدهای مختلفی هستند. ذرّات که به سمت دستگاه در حرکتند امواج رادار را با بسامد بالاتر باز میتابانند (طبق پدیده دوپلر). برعکس ذرّات که در حال دور شدن از نگسراد هستند امواج رادار را با بسامدی پایینتر از بسامد ارسالی باز میتابانند. پردازشهای کامپیوتری بر روی مقادیر بسامد دریافتی تصاویری را می سازد که نشانگر جهت و سرعت باد میباشند.
رادار تصویری
مقدمه :
گاه امکان بررسی اجسام از نزدیک وجود ندارد . برای مثال جهت بررسی سطح اقیانوس ها نقشه برداری از اراضی جغرافیایی لزوم ساخت وسایلی که بتوانند از راه دور این کاررا انجام دهند به چشم می خورد . با دستیابی به تکنولوژی سنجش از راه دور بسیاری از این مشکلات برطرف گشت . در واقع در این روش امکان بررسی اجسام وسطوحی که نیاز به بررسی از راه دور دارند را فراهم می آورد . سنجش از راه دور رامی توان به دو بخش فعال وغیر فعال تقسیم کرد . گستره طول موج امواج میکرویو نسبت به طیف مادون قرمز ومرئی سبب گردیده تا برای سنجش از راه دور به وسیله امواج از این طیف استفاده گردد .
عملکردسیستم های سنجش غیرفعال همانند سیستم های سنجش دما عمل می کنند .دراینگونه سیستم ها با اندازه گیری انرژی الکترومغناطیسی که هر جسم به طور طبیعی از خود ساطع می کند نتایج لازم کسب می گردد .هواشناسی واقیانوس نگاری از کاربردهای این نوع سنجش می باشد .
در سیستم های سنجش فعال از طیف موج میکرویو برای روشن کردن هدف استفاده می شود . این سنسورها را می توان به دو بخش تقسیم کرد : سنسورهای تصویری وغیرتصویری (فاقد قابلیت تصویربرداری) .
از انواع سنسور های غیر تصویری می توان به ارتفاع سنج واسکترومتر ها(پراکنش سنج ) اشاره کرد .کاربرد ارتفاع سنج ها در عکس برداری جغرافیایی وتعیین ارتفاع ازسطح دریا می باشد .اسکترومتر که اغلب بر روی زمین نصب میگردند میزان پراکنش امواج را ازسطوح مختلف اندازه گیری می کنند . این وسیله در مواردی همچون اندازه گیری سرعت باد در سطح دریا و کالیبراسیون تصویر رادار کابرد دارد .
معمول ترین سنسور فعال که عمل تصویربرداری را انجام می دهد رادار می باشد . رادارمخفف(radio detection and ranging) بوده وبه معنی آشکارسازی به کمک امواج میکرویو است .به طور کلی می توان عملکرد رادار را در چگونگی عملکرد سنسورهای آن خلاصه کرد . سنسورها سیگنال های میکرویو را به سمت اهداف مورد نظر ارسال کرده وسپس سیگنال های بازتابیده شده از سطوح مختلف را شناسایی می کند . قدرت (میزان انرژی) سیگنالهای پراکنده شده جهت تفکیک اهداف مورد استفاده قرارمی گیرد . با اندازه گیری فاصه زمانی بین ارسال ودریافت سیگنال ها می توان فاصله تا اهداف را مشخص کرد . از مزایای شاخص رادار می توان به عملکرد رادار در شب یا روز وهمچنین قابلیت تصویربرداری درشریط آب و هوایی مختلف اشاره کرد . امواج میکرویو قادر به نفوذ در ابر مه ,گردوغبار وباران می باشند . از آنجاییکه عملکرد رادار با طرز کار سنسورهایی که با طیف های مرئی ومادون قرمز کار می کنند متفاوت است لذا می توان با تلفیق اطلاعات بدست آمده تصاویر دقیقی را بدست آورد .
§ اصول رادار :
مهمترین نکته حائز اهمیت در بخش قبل را میتوان معرفی رادار به عنوان وسیله اندازه گیری معرفی کرد . اجزاء تشکیل دهنده سیستم رادار فرستنده , گیرنده آنتن وسیستم های الکتریکی جهت ثبت و پردازش اطلاعات می باشد . همانطور که در تصویر شماره 1 مشاهده می شود فرستنده ، پالس های کوتاه میکرویو (A) را که بوسیله آنتن راداربه صورت پرتو متمرکز می شوند(B) با فاصله زمانی معیین تولید می کند . آنتن راداربخشی از سیگنال هی بازتابیده شده (c) از سطوح مختلف را دریافت می کند.با اندازه گیری مدت زمان ارسال پالس و دریافت پژواک های پراکنده شده از اشیاء مختلف می توان فاصله آنها ودر نتیجه موقعیت آنها را تعیین نمود .با ثبت و پردازش سیگنال بازتابیده توسط سنسور تصویر دو بعدی از سطح مورد نظر تشکیل می گردد .
پهنای باند :
از آنجاییکه گستره طیف امواج میکرویو نسبت به طیف های مرئی ومادون قرمزوسیع تر می باشد لذا اکثر رادار ها از این طیف استفاده می کنند . در رادارهای تصویری اغلب از طول موج های زیر استفاده می شود:
· ka&k&ku band
· Xband
· Cband
· Sband
· Lband
· P_band
تمامی طول موج های استفاده شده در رادارهای تصویری در محدوده سانتیمتر است . طول موج رادار در نحوه تشکیل تصویر موثر می باشد . با افزیش طول موج شاهد تصاویر با کیفیت بهتر می باشیم .در دو تصویر زیر(تصاویر شماره 2و3) از دو طول موج متفاوت استفاده شده است . شما می توانید تفاوت آشکاری را که دراین تصاویر وجود دارد مشاهده نمایید . علت این تفاوت تغییر در نحوه فعل وانفعال سیگنال با سطح اشیاء میباشد که در ادامه درباره این موضوع صحبت خواهد شد
قطبیدگی(polarization) :
هنگامی که در مورد امواج الکترومغناطیسی همانند امواج میکرویو صحبت می گردد بحث درباره قطبیدگی حائز اهمیت می باشد . قطبیدگی عبارت است از جهت میدان الکتریکی در امواج الکترومغناطیسی . به طور کلی می توان قطبیدگی امواج را به سه دسته تقسیم بندی کرد : قطبیدگی خطی و دایره ای وبیضوی . اغلب رادار های تصویری از قطبیدگی خطی استفاده کرده , که این نوع قطبیدگی را می توان به دو بخش عمودی(vertical) وافقی (horizontal) تقسیم بندی کرد (تصویر شماره4). اغلب سنسورهای رادار طوری طراحی شده اند که قابلیت ارسال وهمچنین دریافت امواج را به یکی از دو صورت بالا دارا هستند . در بعضی از رادارها دریافت وارسال امواج با ترکیبی از دو نوع قطبیدگی انجام می پذیرد
به طور کلی می توان چهارترکیب از قطبیدگی رادار در نظر گرفت :
· HH
· VV
· HV
· VH
حرف H نشان دهنده قطبیدگی افقی وحرفV نمیانگر قطبیدگی عمودی میباشد . درچهارترکیب بالا حرف سمت راست نحوه دریافت سیگنال را نشان می دهد .
§ هندسه رادار (radar geometry): درسیستم تصویربرداری رادار هوایی با جابجانمودن سکو در یک مسیر مستقیم که مسیرپرواز(flight direction)(A) نامیده می شودعمل تصویربرداری انجام میگردد . پای قائم در صفحه تصویر را ندیر(nadir)(B) می نامیم .آنتن رادار امواج را برای روشن کردن نوارتصویر(swath) (C) ارسال می کند . با قرار گرفتن نوارهای تصویر در کنار هم ناحیه تصویر(track) (ناحیه خاکستری رنگ ) تشکیل می گردد که این ناحیه نسبت به خط ندیر فاصله دارد . محور طولی ناحیه تصویرکه با مسیر پروازموازی می باشد را سمت(azimuth)(E) ومحورعرضی راکه برمسیرپروازعمود است را برد(range)(D) می نامیم .
§ واژه شناسی :
محدوده نزدیک (Near range): بخشی از نوارتصویر که به خط ندیر نزدیک است .
محدوده دور(far range) : بخشی از نوار تصویر که در فاصله دور نسبت به خط ندیر قرار دارد .
برد میل (slant range): خط شعاعی که از رادار به هریک از اهداف می توان نظیر کرد .
برد زمینی (ground range ) : تصویر برد میل در سطح زمین .
زاویه تابش(incidence angle) : زاویه بین پرتورادار و سطح زمین .
زاویه دید(look angle) : زاویه بین خط عمود وپرتو رادار.
§ اثرات سطح بر تصویر رادار :میزان روشنیی ( درخشندگی ) تصویر به میزان پراکندگی(scattering) سیگنال های میکرویو در برخورد با سطح بستگی دارد . پراکنش سیگنال به پارامترهایی از قبیل مشخصات رادار (فرکانس قطبیدگی هندسه دید و…) وهمچنین خصوصیات سطح (پستی وبلندی نوع پوشش و…) وابسته است . به طور کلی می توانیم عوامل بالا را در سه عامل اصلی زیر خلاصه کنیم :
1) صیقلی بودن سطح
2) هنسه دید و رابطه آن باسطح
3) درصد رطوبت وخصوصیات الکتریکی سطح
صیقلی بودن سطح مهمترین عامل تعیین کننده روشنایی تصویرمی باشد . سطوح صاف موجب بازتابش آیینه ای(A) در فعل وانفعال سیگنال رادار با سطح می گردند . درنتیجه این نوع بازتابش مقدار اندکی ازسیگنال های بازتابیده شده به سمت رادار باز میگردند . بنابرین سطوح صاف با درجه تیره گی بیشتر در تصویر ظاهر خواهند گشت . سطوح ناصاف سیگنال های رادار راتقریبا به صورت یکنواخت بازتاب می دهند . و درنتیجه بخش عمده ای از این سیگنال ها به سمت راداربازمیگردند . بنابرین سطوح ناصاف با درجه روشنایی بیشتر در تصویر مشاهده می شوند . به این نوع انعکاس بازتابش پخشیده(B)گفته می شود . احتمال وقوع انعکاس زاویه ای (C) در نواحی که از سطوح عمود برهم تشکیل شده وجود دارد. به بیان ساده تر سیگنال های بازتابیده شده از سطح اول پس از برخورد به سطح دوم به سمت رادار بازتاب داده میشود .این نوع انعکاس به طور معمول در مناطق شهری (ساختمان ها خیابان ها پل ها و… ) اتفاق می افتد . صخره ها کوه ها ونیزار رودخانه ها نیز سیگنال رادار را اینگونه بازتاب می دهند .
زاویه تابش(incidence angle) نیز در نحوه شکل گیری تصویر همچنین صیقلی بودن سطوح نقش ایفا می کند . با در نظر گرفتن سطح وطول موج ثابت با افزیش زاویه تابش سیگنال های کمتری به سوی رادار بازمیگردند ودر نتیجه درجه تیره گی افزیش می یابد .به بیان دیگر با افزیش زاویه تابش سطوح صیقلی تر از مقدار واقعی خود در تصویر ظاهرمی شوند .
به طور کلی تغییر در هندسه دید در بهبود نقشه های جغرافیایی وهمچنین برطرف کردن اختلال هایی از قبیل سیه دارشدن و کاهش عمق تصویرموثر می باشد .
وجود رطوبت در خصوصیات الکتریکی وحجم اجسام موثر می باشد . تغییر در خواص الکتریکی در جذب ارسال وهمچنین نحوه شکل گیری تصویر موثر می باشد . بنابراین درصد رطوبت اجسام در فعل وانفعال سیگنال رادارومتعاقبا تصویر موثر می باشد . معمولا با افزیش رطوبت جسم سیگنال های بیشتری توسط جسم بازتابیده می شود . برای مثال علفزارهای وسیع در هنگامی که مرطوب هستند در تصویر رادار روشنتر ظاهر می شوند .
§ دقت تفکیک(spatial resolution) :به میزان توانایی رادار جهت تفکیک اشیاء مختلف از همدیگر دقت تفکیک گفته می شود . بر خلاف سیستم های نوری افزیش دقت تفکیک در رادار بر اساس خصوصیات امواج میکرویو وهمچنین تاثیرات هندسی انجام می پذیرد . دررادارهایی که از یک آنتن جهت ارسال امواج استفاده می کنند یک پالس موج ارسال گشته و با دریافت پژواک آن توسط گیرنده تصویر تشکیل می شود .
دقت تفکیک را می توان در دو راستا بررسی کرد . در جهت سمت ناحیه تصویر که دقت سمت (azimuth resolution) نامیده می شود ودر جهت برد که آن را دقت برد (range resolution) می نامیم .
دقت برد به طول پالس رادار (P) بستگی دارد . در صورتی که عمل تفکیک با طول بیشتر از نصف پالس صورت گیرد اهداف از یکدیگر قابل تشخیص اند . برای مثال در شکل شماره 8 اهداف 1و2 در تصویر به صورت یک جسم مشخص شده در حالیکه هدف های 3و4 به راحتی از هم تفکیک شده اند . با افزیش زاویه تابش (افزیش برد )شاهد کاهش دقت برد می باشیم . دقت سمت به پهنای ستون امواج رادار یا پهنای زاویه ای (beam width) (A) و همچنین برد مایل(slant range) وابسته است . با افزیش پهنای زاویه ای می توانیم شاهد دقت سمت باشیم . در تصویرشماره 9 اهداف 1و2 که در محدوده نزدیک قرار دارند توسط رادار به راحتی قابل تشخیص اند درحالیکه هدف های 3و4 که در محدوده دور قرار گرفته اند قابل تشخیص نمی باشند . همچنین با افزیش طول آنتن رادار می توان دقت سمت را افزیش داد رادار دهانه ترکیبی (synthetic aperture radar):همانطور که در قسمت قبل گفته شد جهت بالابردن دقت سمت می توانیم طول آنتن رادار را افزیش دهیم . اگرچه در این افزیش طول ما با محدودیت هایی مواجه هستیم . در رادرهای هوایی طول آنتن رادار بین 1 تا 2 متر در نظر گرفته می شود . در ماهواره ها ما می توانیم این محدوده را بین 10 تا 15 متر در نظر بگیریم . با تغییراتی در چگونگی حرکت سکوی رادار وثبت و پردازش سیگنال های بازتابیده شده می توان بر محدودیت اندازه غلبه کرد . بدین طریق که ما با تغییر در نحوه رفتار رادار به صورت مجازی طول آنتن رادار را افزیش داده یم .1) ابتداشیءهدف (A)سیگنال های میکرویو را به صورت پالس دریافت کرده . پژواک های هر پالس توسط رادار ثبت می شوند . سکوی رادار در مسیر مستقیم به طور پیوسته در حال حرکت است . در طول زمانی که شیء هدف در معرض پالس های رادار قرار داردعمل ثبت سیگنال های بازتابیده شده از شیءتوسط رادار انجام می پذیرد .
2) زمان چندانی طول نمی کشد تا طول آنتن ترکیبی (B) مشخص گردد .
با افزیش پهنای زاویه ای وهمچنین کاهش سرعت سکو می توانیم دقت سمت را در محدوده دور افزیش دهیم .در نتیجه شاهد ثابت ماندن دقت تفکیک درراستای سمت می باشیم .به تکنولوژی فوق که جهت افزیش دقت برد صورت می پذیرد رادار دهانه ترکیبی یا SAR گفته می شود .این روش در اکثررادارهای هوایی وفضایی استفاده می شود .§ خصوصیات تصویر رادار :در تصاویر رادار با نوعی اختلال مواجه هستیم که به نویز اسپیکل(speckle) معروف است .این اختلال که باعث ظاهرشدن دانه های ریزودرشت (بافت فلفل نمکی) در تصویر می شود زاییده ساختار بهم ریخته سطح و همچنین تداخل سیگنال هی بازتابیده می باشد . به عنوان نمونه یک سطح هموار مانند علفزار(تصویر شماره 11) را در نظر می گیریم . بدون در نظر گرفتن اثر این اختلال پیکسلهای تصویر با درجه روشنایی یکسان مشاهده می شوند . حال آنکه در تصویر حقیقی به علت تداخل سیگنال های پراکنده شده پیکسل ها داری درجات روشنایی متفاوت می باشند .در واقع نویز اسپیکل کیفیت تصاویر راکاهش داده ودر نتیجه درتحلیل تصاویربا مشکل مواجه می شویم .حال برای کاهش این اثر میتوان دو روش را بکار برد :
1) دید چندگانه (multi-looking processing):
در این روش هر پرتو رادار به چندین زیرپرتو (اشعه) تقسیم شده و هر اشعه وظیفه پوشش دادن یک ناحیه را بر عهده دارد . با ثبت تصاویر تشکیل شده توسط هر اشعه ومعدل گیری از آنها جهت تشکیل تصویر نهایی می توان نویز اسپیکل را کاهش داد .2) فیلترینگ (spatial filtering) :
پس از پایان ?
نوشتن نظر
نام شما:نظر شما: توجه : HTML ترجمه نمی شود!
رتبه: بد خوب
کد امنیتی را در کادر زیر وارد نمایید: