注意多普勒效应在实际应用时的适用条件

1 引言 在大学物理教学中,推导多普勒效应频移公式时,一般均采用声源作为例子,声源和观察者相对介质的运动速度及声速远小于光速,而且声源或观察者的运动方向与波的传播方向为共线(一维)的情况.多普勒效应在科学技术、交通管理、医疗诊断等领域的应用十分广泛,许多例子被教科书选为习题.我们在解一些这方面习题时稍不注意,可能会产生概念性错误.     

浅淡多普勒效应

列车进站时，我们听到汽笛声不仅越来越大，而且音调变高；列车离去时，汽笛声不仅越来越小，而且音调变低．反之，若声源未动而观察者运动，或者声源和观察者同时在相对运动，也会发生观测频率与波源频率不一致的现象．由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波     

超声速多普勒效应

 多普勒效应是一种重要的物理现象.当声源相对观察者以低于声速的速度运动时,听到的声频变高或变低.这是人们所熟知的.     

多普勒效应及其现代应用

 生活中,人们都有这样的经验:当高速行驶的火车从远处鸣笛而来时,人耳听到的笛声音调愈来愈高;而当火车鸣笛离去时,其笛声音调愈来愈低。此现象就是声波的“多普勒效应”。它表明:当波源与观察者之间有相对运动时,观察者所接收到的波的频率与波源所发射的频率不同。“多普勒效应”是奥地利物理学家多普勒于1842年发现的。而电磁波频域内的“多普勒效应”在1938年才得到证实。     

多普勒效应在电和光方面的应用

 凡是去过火车站的人都应该有这样的经验:当火车由远处开过来时,汽笛声的音调迅速变高(实际上是频率增大),而当列车离你远去时,汽笛声的音调会变得低沉(实际上是频率变低)。同样,坐过火车的人也会发现,当旁边的复线上有列车开过来时,汽笛声急剧变尖,十分刺耳。在大街上,当警车从你身旁呼啸而来时,你会发现警笛声调也有明显的变化。以上这些现象都说明,当声源或观察者相对介质运动时,观察者接收到的频率就会发生改变,而且频率的变化与声源或观察者相对介质运动速度的大小和方向有关。     

多普勒（Doppler，Christian Johann，1803—1853）奥地利物理学家（Physicist，Austria）

多普勒是一位手艺高超的石匠之子。1835年他到布拉格一所学校任数学教授。他的名字和多普勒效应永远相连。多普勒效应是这样一种现象：运动声源对它正去接近的某人来讲，其音调要比和它一起运动的某人所感觉到的要高；对它正在离开的某人来讲，其音调要比和它一起运动的某人所感觉到的要低。日常生活中最熟悉的例子，是当列车疾驰而过时，立于车站上的人听到的汽笛声会从高音调突然降到低音调。     

基于Matlab语言仿真声波多普勒效应的研究

1.多普勒效应的概念多普勒效应是奥地利物理学家、数学家克里斯琴·约翰·多普勒于1842年首先提出的。由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应.2.多普勒效应的基本原理根据声波的多普勒效应公式,当声源与接收器     

某型振动轮噪声数值模拟及优化分析

空中声源的辐射噪声谱包括宽带连续谱和窄带线谱,线谱能量高于连续谱。与水下声源相比,空中声源的运动速度普遍较高,线谱多普勒频移明显,可用于进行水下对空中声源的运动参数估计。首先通过时频分析提取接收信号的瞬时频率,而后利用非线性最小二乘法将瞬时频率提取值与预测值相拟合,进而估计声源的运动参数(声源的运动速度、静止频率、与接收器最小水平距离及经过最近点时刻)。仿真与实验均能较为准确地估计出声源运动参数,同时在实验中实现了水下对空中运动声源的测距和定位,测距误差小于15.8%。在满足一定信噪比和保证足够多普勒信息的情况下,该参数估计方法具有很好的适用性。     

澄清对多普勒效应的几点误解

详细讨论了波源和观察者在垂直二者连线方向上运动时是否会产生多普勒效应,波源和观察者之间的相对位置是否会影响多普勒效应,火车经过观察者时汽笛的音调是否是先越来越高后越来越低等三个容易对多普勒效应产生误解的地方,并给予澄清.特别地,推导出了波源和观察者沿任意方向运动时的精确的多普勒效应公式,证明了多普勒效应与波源和观察者之间的相对位置无关.     

运动声源多普勒畸变信号的一种时域校正方法

运动声源信号中广泛存在多普勒效应的影响,为了解决其引起的频移、频带扩展问题,提出了一种时域信号校正方法。该方法首先从运动关系和莫尔斯声学理论出发推导得出离散插值时间序列和幅值还原公式,然后对畸变信号进行幅值还原和插值拟合。仿真信号和实验信号处理结果表明多普勒效应带来的频移和频带扩展问题得到了较好的解决,畸变信号得到了有效校正。该方法在时域内对离散信号进行单点操作,与以往的频域处理方法相比具有无需已知声源特征频率、不受频带混叠因素影响的优点,该方法能够处理多频信号,是一种简单有效的多普勒效应消除方法。      

基于多普勒效应的水波特性实验装置的设计

设计了一种基于多普勒效应的水波特性实验装置,在频闪光源照射下,通过毛玻璃屏,可直接观察多普勒效应的现象,通过设计的光电检测装置测量出水波的频率及频率的变化情况,实现水波多普勒频移的数字化测量.当波源位置固定,波源以一定频率振动,根据多普勒效应,通过实时测量多普勒频率,测量出探头的速度,进而推算出水波波速.该装置有利于多普勒效应的水波特性研究,直观演示了多普勒频移现象.     

空气中快速运动声源水下声场的波数积分模型

本文采用二维波数积分，对空气中高速运动声源激发的水下声场进行建模。针对二维波数积分计算声场时域解计算量大的问题，提出一种快速计算方法。用本文提出的方法，对深海和浅海情况下，空气中高速运动单频点声源激发的水下声场进行了计算和仿真。计算结果表明：在深海，水下接收信号的幅度和瞬时频率随时间发生变化；接收器深度、接收器与声源运动轨迹的最小距离对接收信号的变化快慢有较大影响，而声源高度的影响较小；在浅海中，接收信号呈现快速的幅度起伏，明显的多普勒频移和大的频率展宽效应。与简正波方法相比，本文方法主要适用于近场计算，而简正波方法适用于远场。另外，当声源频率较高时，二维波数积分方法的计算量将迅速增大。     

关于反射体移动所致多普勒效应问题的讨论

众所周知,机械波在传播过程中,如果波源和观察者相对于媒质运动,则观察者接受到的频率将不是波源的原频率v0.设波源S相对于媒质的运动速度为v8,观察者B相对于媒质的运动速度为vB,波速为u.当两者相向运动时,观察者B接收到的频率为v=(u vB)·v0/(u-v8).这就是多普勒效应. 对于波在传播时,遇到刚性反射体的情况(如下图(1)所示的例子),有人认为可以用镜象的办法,把波源等效为一个“镜象波源”,而且在有的书中出现过类似的结论[1],我们认为,这种等效在反射体移动的情况下是不妥的. 在图1中,当波源向右运动(。。羊0),而观察者B和反射体相对于媒…     

基于虚拟仪器的多普勒频谱加宽效应的实验

设计了能实现多普勒频谱加宽效应的简单实验装置,用虚拟仪器实时采集观察者相对于声源做简谐振动时的波形图、频谱图.通过对这些图形的分析,可以研究简谐振动的振动周期、多普勒频谱加宽效应等实验内容.     

相对论性开普勒环的谱线轮廓

对于一个围绕强引力场物体(例如黑洞)作开普勒运动的环状发光物,它所发射的光线要受多普勒频移,引力红移和光线偏折等效应的作用,这种作用决定了远处观察者所看到的谱线轮廓,本文利用光子输运方程方法,求出在Schwarzschild度规中的开普勒环所发射的谱线的轮廓的精确解。 关键词：     

运动目标的多维度微运动特征提取研究

微多普勒特征提取作为一种常用的时频分析工具,对微动目标特征的提取重构具有重要意义.为了更好地研究多运动的微多普勒效应,提出了一种运动姿态分类方法.按照目标频移是否随时间变化可以将运动姿态分为频移时变运动和频移时不变运动.频移时变运动包括平移、翻滚和振动.针对这种运动应分析对比不同时间对应的瞬态频移,频移时不变运动主要为旋转运动.本文通过微多普勒效应理论结合电磁波频域模型,实现3D运动目标微动特性提取的仿真建立目标,分析不同环境条件例如晴天阴天、有无湍流对探测的影响,为后续实验研究奠定理论基础.开展基于收发同置系统的多特征运动目标的微多普勒频移探测实验,实验结果表明,不同目标位置上频移的幅度、正负性和谱线宽度旨在反演目标形状、运动姿态、运动方向和速度.利用FFTshift函数对一维数据进行解调分析,实现三维时间-频率-强度关系的研究.本研究实现了对目标宏观形状特性的测量以及微观运动信息的提取,为雷达探测和识别奠定基础.     

多普勒效应及其应用

生活中会有这样的经验：火车急速离去时,汽笛声调会低沉下去;而迎面驶来,声调则变高,这种现象物理上称之为多普勒效应,它是波动现象特有的规律． 简言之,多普勒效应可以这样表述：当波源和观察者存在相对运动时,观察者接收到的波的频率会偏离波动本来的频率,相向运动,频率就升高;相背运动,频率则降低,而且相对运动速度越大,这种频率偏移也越大,电磁波,机械波都会产生多普勒效应,下面是准确的表示公式． 对于机械波,设波动的传播速度为ｕ,波动的固有频率为ｆ．当波源以速度ｖ相对观察者运动时,则接收者接收到波的频率ｆ会…     

医用超声Doppler技术与血流测量(Ⅰ)

1842年Christian Doppler发现,当频率f_0的振源与观察者之间相对运动时,观察者接收到的频率不再是f_0而是f’.后来将这种由于相对运动而引起频移的现象称为Doppler效应. 若声源静止,接收体相对声源运动,则在接收点收到一个波长λ_0的时间为T’=λ_0/(C±V)=C/(C±V)f_0=1/f’(1)式中T’——接收点收到一个波长λ_0所需的时间,即周期;f’——接收点收到的频率;λ_0——     

多普勒彩色血流显像

1多普勒效应1842年奥地利著名天文学家和物理学家多普勒（Doppler）观察发现：当光源与接收者相向运动时，光波被压缩，波长缩短，接收频率较发射频率增大；当光源与接收者背向运动时，光波伸展，波长增大，接收频率较发射频率减小．这一光学中的现象也适用于声学之中．站在铁路旁的人，当鸣着汽笛的火车开过来时，会感到汽笛声由低沉变得高亢，当火车离开时，会感到汽笛声由高亢变得低沉了．这种由于光源（或声源）与接收者间相对运动所造成的接收频率不同于发射频率的现象，称为多普勒效应（Dopplereffect），这种频率的差异，称为频移（…     

运动声源识别的动态波叠加方法研究

为更好地识别运动声源并解决声源识别中的虚假声源问题,基于运动声源短时信号的Doppler频移特性, 建立运动声场的短时波叠加关系, 利用波束形成方法对声源点进行预估, 基于预估建立起多运动声源的动态叠加方程, 进一步通过波叠加方程的求解进行声源的计算, 从而创建一种可以用于运动声源识别的动态波叠加方法. 该方法可以有效识别运动声源, 将波叠加方法扩展到了运动声源测量领域, 并在不增加传声器数量以及改变阵列形式的条件下有效抑制运动声源重建中的旁瓣效应, 解决运动声源识别中的虚假声源问题. 仿真及实际运动声源的测量试验结果证明了该方法的有效性.