Füllstandmessung mit Radar - Vega

2. Physikalische Grundlagen
Die Lichtgeschwindigkeit im freien
Raum ist 299.792.458 Meter pro
Sekunde, aber wer kann die Zeit so
genau messen? Die Berechnungen in
diesem Buch werden mit 300.000
Kilometer pro Sekunde oder 3×108 Elektromagnetische Wellen
Meter pro Sekunde durchgeführt.
Maxwells Theorien vom Elektromagnetismus
wurden durch die Versuche
von Heinrich Hertz bestätigt. Das
zeigte, dass sich alle Formen von
elektromagnetischer Strahlung mit
Lichtgeschwindigkeit im freien Raum
ausbreiten. Dies bezieht sich ebenso
auf Langwellenrundfunkübertragungen,
Mikrowellen, auf infrarotes, sichtbares
und ultraviolettes Licht, sowie auf
Röntgen- und Gammastrahlen.
Maxwell zeigte, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit
von Licht im
freien Raum durch folgende Gleichung
bestimmt wird:
c o
=
Amplitude
1
( µ o x ε o
Abb. 2.1
(Gl. 2.1)
C o Geschwindigkeit der elektromagnetischen
Welle im Vakuum in
Meter/Sekunde
µ o
ε o
die Permeabilität im freien Raum
(4 π x 10 -7 Henry / Meter)
die Dielektrizitätskonstante im freien
Raum (8.854 x 10 -12 Farad / Meter)
)
Die Geschwindigkeit einer elektromagnetischen
Welle ist das Produkt aus
der Frequenz und der Wellenlänge.
c
=
f x λ
c Geschwindigkeit der
elektromagnetischen Welle in
Meter/Sekunde
f Geschwindigkeit von
elektromagnetischen Wellen in
Sekunde -1
λ Wellenlänge in Meter
Das ursprüngliche Hohlraum-Magnetron
hatte eine Wellenlänge von
9,87 Zentimetern. Dies entspricht einer
Frequenz von 3037,4 MHz
(3,0374 GHz).
Die Frequenz eines Pulsradar-
Füllstandmessgerätes ist z.B. 26 GHz
oder 26·10 9 Schwingungen pro
Sekunde. Dies entspricht einer
Wellenlänge von 1,15 Zentimetern.
Die elektromagnetischen Wellen
haben einen elektrischen Vektor und
einen magnetischen Vektor, die
senkrecht zueinander und senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung der Welle stehen.
Dies wird im Abschnitt über die
Polarisation weiter erörtert und
veranschaulicht. Der elektrische Vektor
hat eine wichtige Bedeutung bei Radarmessungen.
λ Richtung der Welle
(Gl. 2.2)
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