多普勒效应-公式推导(学习记录)

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设超声探头发射的超声波波长为λ,则C=λ*f,

1)假设声源不移动,飞机直线飞过来,与探头夹角为零度,则移动的速度记作

,那么飞机接收到超声信号的频率可记作

,由于声源不动,飞机相向无夹角以速度

移动,并未对声源的波长造成影响,依然以频率

进行发射,每个信号之间的距离是笃定的,也就是波长λ是固定的,因此,则飞机接收到信号频率为

2)假设飞机动,声源移动,两者运动方向夹角为0,则声源的移动的速度记作

,那么飞机此时接收到超声信号的频率可记作

,由于声源以速度

移动,对于声源来说当前一个信号发出的同时,由于声源的运动两个信号之间的距离(波长)相对于声源静止时来说发生了变化,(简单理解为第一信号刚出生,传播了一段距离,而由于声源移动第二个信号还未出生,就在娘胎里面躺赢了一段距离),即为λ(s)=λ-d,其中d代表声源移动导致波长缩短的波长,但是声源发出的信号频率f是固定不变的,那么


(1)


(2)

3)假设两者同时相向运动,则飞机端接收到的频率记作

fst

4)假设声源不动,飞机朝着声源以夹角0度飞行,速度记作

,声源发出超声波,然后超声波遇到飞机后产生回波,并在声源端接收信号

发出声波,相当于1)过程

接收到声波,相当于2)过程

最后得到

得到频移差


f

其中,

C



为声源发出的超声波频率为已知量,

可以由接收器测得,因此可求得频移差,进而求得目标物体的移动速度V(t)

5)假设声源不动,飞机朝着声源以夹角

飞行,其余速度等与4)一样:

发出声波,相当于1)过程

接收到声波,相当于2)过程

最后得到

得到频移差

fd



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