传感器与雷达

1、传感器知识专题传感器知识专题传感器与雷达传感器与雷达 雷达雷达(RADAR)(RADAR)原是原是“无线电无线电探测与定位探测与定位”的英文缩写。雷达的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由发射度等状态参数。雷达主要由发射接收天线、发射机、接收机（包接收天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分括信号处理机）和显示器等部分组成。组成。 什么是雷达？什么是雷达？有的很大有的很大有的很小有的很小 雷达发射机产生电磁能量，传送给雷达发射机产生电磁能量，传送给发射天线。发射天线

2、将这些电磁能量辐发射天线。发射天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到目上形成波束，向前传播。电磁波遇到目标后，将沿着各个方向产生反射，其中标后，将沿着各个方向产生反射，其中一部分电磁能量反射回雷达的方向，被一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达接收天线获取，形成雷达的回波信雷达接收天线获取，形成雷达的回波信号。经过处理，送到显示器，显示出目号。经过处理，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。标的距离、方向、速度等。 雷达的工作原理雷达的工作原理雷达的工作原理雷达的工作原理雷达的接收天线雷达的接收天线将空间电

3、磁能量转换为电信号将空间电磁能量转换为电信号也称为也称为微波传感器微波传感器传感的原理是什么？传感的原理是什么？雷达的工作原理雷达的工作原理与音叉类似（共振）与音叉类似（共振）雷达的发展雷达的发展人们对雷达频率的使用是随着器件的升级而不断提高的人们对雷达频率的使用是随着器件的升级而不断提高的. . 首先是首先是3 3 30KHz30KHz超低频超低频(VLF)(VLF)的频谱，波长高达的频谱，波长高达1010到到1010万公里，具有万公里，具有“绕射绕射”特性特性. . 无线电信号的频率划分：无线电信号的频率划分： VLF VLF之后是之后是30KHz30KHz 300KHz300KHz的低频

4、的低频(LF)(LF)带，民间所谓带，民间所谓的长波段，目前并无军事用途。的长波段，目前并无军事用途。 接着是接着是300KHz300KHz 3MHz3MHz的中频的中频(MF)(MF)带，也和低频一样，带，也和低频一样，没有军事应用。没有军事应用。 波速与波长的关系：波速与波长的关系：vf雷达的发展雷达的发展 3MHz 3MHz 30MHz30MHz的高频的高频 (HF)(HF)带，透过地表波和电离层带，透过地表波和电离层空中折射进行电波传递，适合从事远距离通讯，民间使空中折射进行电波传递，适合从事远距离通讯，民间使用过量，且易遭干扰，目前军事用途并不广泛用过量，且易遭干扰，目前军事用途并不

5、广泛。惟有超地惟有超地平线雷达平线雷达 (OTH Radar)(OTH Radar)一种利用电离层对短波电磁波的一种利用电离层对短波电磁波的折射特性，侦测极远距离目标折射特性，侦测极远距离目标(3(3，000Km000Km以外以外 ) )。但以前。但以前却是最初雷达的主要频段。却是最初雷达的主要频段。 30MHz 30MHz 300MHz 300MHz的极高频的极高频(VHF)(VHF)，波长在，波长在1 1 1010米，米，是目前民间电视、无线电台和军事战术通讯最重要的波是目前民间电视、无线电台和军事战术通讯最重要的波段。美海军段。美海军SRD-19SRD-19一类的电子截听天线也多设定在此

6、频一类的电子截听天线也多设定在此频带。带。VHFVHF的电波只能直线传播，因此通讯距离受地球曲率的电波只能直线传播，因此通讯距离受地球曲率的影响，只能的影响，只能“看看” ” 到哪里，到哪里，“送送”到哪里，这就是为到哪里，这就是为什么要四处建电视塔的原因。什么要四处建电视塔的原因。 从从300MHz300MHz起，波长自起，波长自1 1米往下递减，到进入光波前，米往下递减，到进入光波前，即即1000GHz1000GHz止，统称为微波；包括甚高频（止，统称为微波；包括甚高频（UHFUHF），超高频），超高频(SHF)(SHF)和特高频和特高频(EHF)(EHF)。雷达的发展雷达的发展 300M

7、Hz 300MHz到到3GHz3GHz为为UHFUHF，UHFUHF微波的特性是直线传播波，并微波的特性是直线传播波，并且不能靠大气折射。预警机上的雷达就是且不能靠大气折射。预警机上的雷达就是UHFUHF频率的，大型频率的，大型高功率雷达更可探测导弹。各式导弹寻标器、空中战术通讯、高功率雷达更可探测导弹。各式导弹寻标器、空中战术通讯、导航都落在这个波段。导航都落在这个波段。 3GHz 3GHz到到8GHz8GHz为为SHFSHF，除了同，除了同UHFUHF的应用外，通讯卫星一的应用外，通讯卫星一般使用这个频道，导弹跟踪雷达一般采用这个频段。般使用这个频道，导弹跟踪雷达一般采用这个频段。 最后的

8、最后的30GHz30GHz 300GHz300GHz为为EHFEHF带，目前应用尚未普及，带，目前应用尚未普及，未来战术通讯和雷达可能往这个频带发展未来战术通讯和雷达可能往这个频带发展 8GHz 8GHz到到13GHz13GHz也为也为SHFSHF，军用武器控制跟踪雷达一般采，军用武器控制跟踪雷达一般采用这个频段。用这个频段。实际上，我们的手机所使用的频率：实际上，我们的手机所使用的频率： GSMGSM频段分为频段分为850MHz850MHz、900MHz900MHz、1800MHz1800MHz、1900MHz1900MHz。 CDMACDMA网络是采用了网络是采用了900MHz/1800M

9、Hz900MHz/1800MHz频段频段 雷达的发展雷达的发展不同用途的雷达频率（波长）是不一样的不同用途的雷达频率（波长）是不一样的 早在早在3030年代雷达刚刚问世的时候，由于还没有制造出超年代雷达刚刚问世的时候，由于还没有制造出超短波段使用的大功率电子管，雷达只好用波长为几十米的短短波段使用的大功率电子管，雷达只好用波长为几十米的短波波段。短波在遇到电离层后，产生反射，雷达常常把反射波波段。短波在遇到电离层后，产生反射，雷达常常把反射回来的信号当作飞机误报，错情不断发生。这还不是最主要回来的信号当作飞机误报，错情不断发生。这还不是最主要的难题。因为雷达是靠无线电波在目标上的反射来探测目标

10、的难题。因为雷达是靠无线电波在目标上的反射来探测目标的，而电波的反射有一个规律，即目标面积越大，波长越短，的，而电波的反射有一个规律，即目标面积越大，波长越短，两者的比值就越大，反射就强。因此，雷达为了能够获得目两者的比值就越大，反射就强。因此，雷达为了能够获得目标的强反射信号，实现有效的定向辐射，工作波长多选择标的强反射信号，实现有效的定向辐射，工作波长多选择1010米以下的超短波或微波。米以下的超短波或微波。 雷达与反雷达雷达与反雷达俗话说：俗话说：魔高一尺魔高一尺 道高一丈道高一丈 雷达的频率越来越高，能分辨的物体越来越小，一雷达的频率越来越高，能分辨的物体越来越小，一只鸟都可以分辨出来

11、只鸟都可以分辨出来但高科技却制造出隐形飞机但高科技却制造出隐形飞机 在科索沃战争中，美军的在科索沃战争中，美军的B2B2和和B1BB1B隐形轰炸机长途奔隐形轰炸机长途奔袭上万公里，在南斯拉夫军队的眼皮底下完成空袭任务，从袭上万公里，在南斯拉夫军队的眼皮底下完成空袭任务，从而实现了而实现了“零伤亡零伤亡”。在海湾战争中，美国的。在海湾战争中，美国的F117F117等隐形等隐形战机也大显身手。战机也大显身手。 其基本原理：通过外形的设计使电磁信号不直接反射回其基本原理：通过外形的设计使电磁信号不直接反射回去，同时采用特殊涂料，吸收电磁波去，同时采用特殊涂料，吸收电磁波雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与

12、反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达 但可笑的是：融诸多高科技于一身的隐行飞机虽但可笑的是：融诸多高科技于一身的隐行飞机虽本领高强本领高强, ,另人敬佩另人敬佩, ,但却被手机、广播和电视打败但却被手机、广播和电视打败. . 原因：隐形飞机的隐形功能主要是针对普通雷达来设原因：隐形飞机的隐形功能主要是针对普通雷达来设计的计的. .隐形飞机虽然能对雷达隐形隐形飞机虽然能对雷达隐形, ,但却不是无形但却不是无形. .他虽不他虽不反射电磁波反射电磁波, ,但却能阻挡电磁波的穿透但却能阻挡电磁波的穿透. .这就好比用手电筒这就好比用手电筒照一个物体照一个物体, ,只要这个

13、物体不透明只要这个物体不透明, ,他背后必然产生阴影他背后必然产生阴影, ,利用手机或电视信号发现隐形飞机的道理正是如此利用手机或电视信号发现隐形飞机的道理正是如此. . 1999 1999年美军轰炸南斯拉夫时年美军轰炸南斯拉夫时, ,南斯拉夫军事科学家发南斯拉夫军事科学家发现现, ,只要隐形飞机在两个手机信号传输站之间飞过只要隐形飞机在两个手机信号传输站之间飞过, ,就必然就必然会在信号传输图象上留下一块空洞会在信号传输图象上留下一块空洞. .科学家根据这个空洞存科学家根据这个空洞存在的时间长短在的时间长短, ,就能轻而易举的计算隐形飞机位置速度就能轻而易举的计算隐形飞机位置速度. .当当年

14、南斯拉夫科学家就是利用这个不起眼的低级技术一举击年南斯拉夫科学家就是利用这个不起眼的低级技术一举击落了美空军傲视全球的落了美空军傲视全球的F117AF117A隐形战斗机隐形战斗机, ,彻底粉碎了隐形彻底粉碎了隐形飞机不可击落的神话飞机不可击落的神话. .同时科学家们还发现把手机信号当作同时科学家们还发现把手机信号当作雷达还有一个好处雷达还有一个好处, ,就是敌人要摧毁这种雷达就意味着必须就是敌人要摧毁这种雷达就意味着必须摧毁整个国家的手机通讯系统摧毁整个国家的手机通讯系统, ,这是不可能的这是不可能的. . 雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达雷达与反雷达 利用广播和电视信号来发现隐形飞机也是

15、易如利用广播和电视信号来发现隐形飞机也是易如反掌反掌. .这种方法主要是利用民用广播电台电视台的电这种方法主要是利用民用广播电台电视台的电磁波波长较长的特性磁波波长较长的特性. .这是因为隐形飞机对波长较短这是因为隐形飞机对波长较短的电磁波吸收能力较强的电磁波吸收能力较强, ,但对波长较长的电磁波反射但对波长较长的电磁波反射问题一直没有得到很好解决问题一直没有得到很好解决. .加之广播电台、电视台加之广播电台、电视台的电磁波发射基本上是全天候的的电磁波发射基本上是全天候的, ,受气象因素影响不受气象因素影响不大大, ,所以用它来检测隐形飞机是一个极好的稳定系统所以用它来检测隐形飞机是一个极好的

16、稳定系统事件回放事件回放由此有人把一些事情联系在一起由此有人把一些事情联系在一起事件一：事件一： 2009 2009年年3 3月月2222日早晨，日早晨，5454岁的班尼特与妻子在美岁的班尼特与妻子在美国弗吉尼亚州劳登郡的一处河边公园散步。不久，国弗吉尼亚州劳登郡的一处河边公园散步。不久，一辆两侧没有窗户的白色可疑车辆驶入公园，随后一辆两侧没有窗户的白色可疑车辆驶入公园，随后公园里传出一阵骚动。这辆白车驶走后，有人发现公园里传出一阵骚动。这辆白车驶走后，有人发现班尼特被杀害，而他的妻子也受重伤。班尼特被杀害，而他的妻子也受重伤。 这一谋杀案因为班尼特的这一谋杀案因为班尼特的“前美军军官前美军军

17、官”身份令人产生不身份令人产生不少疑问，而随着死者信息越来越多地被披露出来，这一事件愈少疑问，而随着死者信息越来越多地被披露出来，这一事件愈发引起关注。据报道，发引起关注。据报道，19991999年，北约对南联盟发动了为期年，北约对南联盟发动了为期7878天天的空袭，时任陆军中校的班尼特正在美国中央情报局任职。班的空袭，时任陆军中校的班尼特正在美国中央情报局任职。班尼特在尼特在20002000年离职。美情报部门人士说，班尼特并非主动离职，年离职。美情报部门人士说，班尼特并非主动离职，而是遭到中情局的解雇而是遭到中情局的解雇-作为给情报部门提供轰炸目标的军官，作为给情报部门提供轰炸目标的军官，班

18、尼特对北约轰炸中国驻南联盟大使馆一事负有责任。班尼特对北约轰炸中国驻南联盟大使馆一事负有责任。 事件回放事件回放 美国美国洛杉矶时报洛杉矶时报当时的报道也印证了班当时的报道也印证了班尼特遭解雇的原因。该报在尼特遭解雇的原因。该报在20002000年年4 4月月8 8日曾经披日曾经披露，中情局解雇了露，中情局解雇了1 1名职员，还对名职员，还对6 6名职员进行了名职员进行了惩戒，这惩戒，这7 7人涉及一起人涉及一起“致命事件致命事件”。尽管中情局。尽管中情局拒绝透露相关消息，但有美国官员透露，被解雇拒绝透露相关消息，但有美国官员透露，被解雇的那名官员负责给美军提供轰炸目标，当时他在的那名官员负责

19、给美军提供轰炸目标，当时他在地图上把地图上把“”画在错误的地方，最终酿成中国画在错误的地方，最终酿成中国驻南联盟大使馆遭受空袭的惨剧。众多消息源指驻南联盟大使馆遭受空袭的惨剧。众多消息源指出，这名画错出，这名画错“”的人就是班尼特。的人就是班尼特。 事件回放事件回放事件二：事件二： 19991999年年5 5月月8 8日凌晨，美军飞机轰炸中国驻前南日凌晨，美军飞机轰炸中国驻前南斯拉夫大使馆，致使斯拉夫大使馆，致使3 3人死亡、人死亡、1 1人失踪（有消人失踪（有消息说实际死亡人数远远超过这个数）。息说实际死亡人数远远超过这个数）。 美军的远程战略轰炸机美军的远程战略轰炸机B2B2由卡罗莱纳空军

20、基地起飞，发由卡罗莱纳空军基地起飞，发射射3 3枚精确制导炸弹。这枚精确制导炸弹。这3 3枚导弹都是穿地弹，而非高爆和破枚导弹都是穿地弹，而非高爆和破甲弹。甲弹。 对建筑物的摧毁使用高爆弹就可以了，对建筑物的摧毁使用高爆弹就可以了，30003000度的高温可度的高温可融化钢筋，根本不需要用穿地弹。穿地弹是专门用来对敌方融化钢筋，根本不需要用穿地弹。穿地弹是专门用来对敌方地下工事特别是地下核研究或隐藏设施实施摧毁的东西地下工事特别是地下核研究或隐藏设施实施摧毁的东西 事件回放事件回放事件回放事件回放事件三：事件三：事件回放事件回放 1999 1999年年3 3月月2727日晚上，北约部队对南联盟进行开战以来第日晚上，北约部队对南联盟进行开战以来第4 4个夜间空袭。其中，美国空军飞行员泽尔科中校驾驶一架呼个夜间空袭。其中，美国空军飞行员泽尔科中校驾驶一架呼号为号为“维加维加31”31”的的F F117117隐形战斗机，对南联盟首都贝尔格隐形战斗机，对南联盟首都贝尔格莱德附近地面目标发射了两枚精确制导炸弹，随后，开始飞莱德附近地面目标发射了两枚