dopplerimenetelmin

Dopplerimenetelmin ovat useita mittaus- ja tutkimusmenetelmiä, jotka perustuvat Dopplerin ilmiöön. Kun havaittava kappale, virtaus tai aalto liikkuu suhteessa havaitsijaan, vastaanotetun signaalin taajuus muuttuu. Taajuusmuutoksen suhde f' ja f0 sekä kohteen lineaariseen radiaaliseen nopeuteen vr on käytännössä f' ≈ f0 (1 + vr/c) vakiokertoimilla, mikä johtaa havaittavaan nopeuden mittaamiseen. Relativistisissa tapauksissa käytetään tarkempia kaavoja, mutta pienillä nopeuksilla tulokset vastaavat toisiaan. Dopplerimenetelmät mittaavat pääasiassa lineaarisen nopeuden komponentin kohti tai poispäin havaitsijasta.

Sovellukset jakautuvat muun muassa seuraaviin alueisiin. Astro- ja kosmologiassa Doppler-työkalut mittaavat tähden tai galaksin radiaalista nopeutta käyttämällä spektrin taajuusmuutoksia; näitä tehostaa eksoplaneettien etsintä sekä kosmisen laajenemisen analysointi. Lääketieteessä doppler-ultraäänitekniikka mittaa veren virtausta ja nopeusprofiileja sekä tuottaa kuvaa (color Doppler, duplex Doppler). Meteorologiassa doppler-radaria hyödynnetään ilmavirtojen nopeuksien ja tuulihavainnoiden selvittämiseen sekä myrskytuulen rakenteen tutkimiseen. Teollisuudessa ja tekniikassa käytetään esimerkiksi laser-Doppler -vibometriaa tai liikkuvien pinnoitteiden sekä koneiden värähtelyiden nopeusmittauksiin. Lisäksi joissain sovelluksissa yhdistetään pulssin ja jatkuvan Dopplerin menetelmiä sekä spektrisiä ja kartoitukseen perustuvia tekniikoita.

Rajoitteet liittyvät ensisijaisesti havaitsijan ja kohteen väliseen suuntaiseen nopeuteen sekä signaalin laadun riippuvuuteen. Dopplerimenetelmät mittaavat vain linjassa havaitsijaan kohti tai poispäin suuntautuvaa nopeutta, jolloin kolmiulotteisten liikuttajien kokonaisnopeudet tarvitsevat geometristen lisäarvioiden tukea. Dopplerin periaate tunnettiin 1800-luvulla Christian Dopplerin mukaan, ja se on sittemmin laajentunut monille tieteen- ja tekniikan aloille.