Techniek
De
techniek achter flitspalen
Deze pagina is opgedeeld in 3 stukken.
- Verschillende flitspalen in Nederland (met foto's)
- Het doppler effect, het doppler effect uitgelegd.
- Radarwerking, technisch verhaal over radars.
 |
 |
| Standaard lussenpaal, werkt dmv inductie lussen in het wegdek, en is niet te detecteren met een radardetector. | Standaard radarpaal, werkt op 24ghz en zijn van de firma Gatso. |
| Dit zijn de twee meest gangbare palen. Er zijn echter in Nederland nog een klein aantal andere exotische uitvoeringen, waaronder in Den Haag en op sommige binnendoorweggetjes in Drenthe/Overijssel. | |
Het doppler effect
Voorbeelden van
Doppler
Het dagelijks leven kent verscheidene voorbeelden van het
Doppler fenomeen met betrekking tot geluid; het gefluit van een
voortrazende trein is een goed voorbeeld. Als de trein een stilstaande
luisteraar nadert is de toonhoogte (frequentie) van het gefluit hoger dan
wanneer de trein passeert. Op dat moment is de toonhoogte hetzelfde als
wanneer de trein zou stilstaan. Hoe verder de trein zich verwijdert van de
luisteraar, hoe lager de toonhoogte wordt. Claxons geven hetzelfde effect,
met zoals alle geluiden. Let wel dat in het hiervoor genoemde voorbeeld
het Doppler effect ook van toepassing is als iemand stilstaand claxonneert
en de luisteraar in een voortbewegende trein zit. Als de luisteraar in de
trein het geluid nadert van de claxon is de toonhoogte hoger en als de
trein zich van het geluid verwijderd wordt de toonhoogte lager.
Elektromagnetische golven die worden uitgestraald door radars en ook geluidsgolven houden zich aan het Doppler effect, ook al verplaatsen elektromagnetische golven zich met lichtsnelheid en radio golven met geluidssnelheid. Het Doppler effect is een frequentie verschuiving dat resulteert uit de relatieve beweging tussen een frequentie bron en een luisteraar. Als zowel de bron als de luisteraar niet bewegen ten opzichte van elkaar (ook al bewegen ze zich voort in dezelfde richting met dezelfde snelheid). Als de bron en de luisteraar dichter bij elkaar komen, zal de luisteraar een hogere frequentie waarnemen-hoe sneller de bron of de ontvanger nadert hoe hoger de Doppler verschuiving. Als de bron en de luisteraar zich van elkaar verwijderen, zal de luisteraar een lagere frequentie waarnemen-hoe sneller de bron of ontvanger zich verwijdert hoe lager de frequentie. De Doppler verschuiving is in directe verhouding tot de snelheid tussen de bron en de luisteraar, frequentie van de bron en de verplaatsingssnelheid van de golf (lichtsnelheid voor elektromagnetische golven).
Vaste Doppler radar
Een politie radar zend een ongeregelde
onafgebroken golf uit en meet weerkaatsingen (echo¿s). Weerkaatsingen zijn
frequentie verschuivingen (Doppler verschuiving) als het doel beweegt; hoe
sneller het doel beweegt des te meer de frequentie verschuift. Een doel
dat zich richting de radar verplaatst maakt de frequentie verschuiving
hoger terwijl een doel dat zich van de radar verwijdert de frequentie
verschuiving lager maakt (in vergelijking met de zendingsfrequentie). De
radar is er voor bestemd om tegelijkertijd een onafgebroken signaal te
zenden en om onafgebroken echosignalen te ontvangen.
Echo frequentie doel (ft)
Dit is een functie van de
zendingsfrequentie (fo) van de radar en de Doppler verschuiving
(fd) bij radar. Een Doppler verschuiving vindt alleen plaats
als het doel beweegt. Fd is positief (+) als d oelen naderen en
negatief (-) als doelen zich verwijderen.
ft =
fo + fd voor naderende doelen
ft
= fo - fd voor doelen die zich verwijderen
De Doppler verschuivingfrequentie bij radar is een functie van de radar
zendingsfrequentie (fo), golfsnelheid (c = lichtsnelheid) en de
snelheid van het doel (vt). Let wel vt is positief
(+) voor naderende doelen en negatief (-) als doelen zich verwijderen van
de radar.
fd = ± 2vt fo/c
vt = ± cfd/2fo
Naderende doelen hebben een positieve Doppler verschuiving (de echo van
het doel heeft een hogere frequentie dan de zendingsstraal). Doelen die
zich verwijderen van de radar hebben een negatieve Doppler verschuiving
(de echo van het doel heeft een lagere frequentie dan de zendingsstraal).
Als de snelheidsterm vt positief (+) is dan nadert het doel de
radar, als de snelheidsterm vsub>t negatief is (-) verwijdert het
doel zich van de radar.
ft = fo ±
2vtfo/c
Weerkaatsingen van de grond zijn meestal de sterkste signalen, maar omdat de grond niet beweegt zijn deze weerkaatsingen geen Doppler verschuivingen (weerkaatsingen van de grond horen bij frequentie fo) en kunnen verdreven worden door een tekort aan radiozending. Met een bewegende radar vind er bij de weerkaatsing van de grond een frequentieverschuiving plaats door de snelheid van de patrouillewagen.
Bewegende Doppler radar
Een bewegende radar is iets
gecompliceerder. De echofrequentie van het doel verschuift door de
relatieve snelheid tussen het doel en de radar. De relatieve snelheid van
het doel is de som van de snelheid van het doel en de patrouillewagen voor
doelen van tegenovergestelde richting. Voor doelen die op dezelfde rijbaan
rijden is de relatieve snelheid van het doel het verschil tussen de
snelheid van het doel en de patrouillewagen.
Radarwerking
Algemene
beschrijving
Alle statische verkeers radars kunnen afgaand verkeer
meten. Sommige modellen kunnen ook ¿aankomen¿verkeer meten. Vrijwel alle
bewegende ¿moving mode¿ radars kunnen zowel van een statische als van een
bewegende positie opereren. ¿moving mode¿ rardars vereisen
normaalgesproken een minimumsnelheid van de auto waar hij is ingebouwd om
goed te functioneren.
S band radar ((bijna)niet meer in gebruik)
1 Van de eerste
verkeersradars is gebouwd in 1947 door een firma in Connecticut en werd
gebruikt door de Connecticut state police in Glastonbury. De radarsystemen
van die tijd waren grote, logge en zware systemen die over het algemeen
uit 3 delen bestonden: Een antenne (soms 2, voor gescheiden
zenden\ontvangen), een kist van 20 kilo (de buizenontvanger, zender en
processor. Een a strip chart pen recorder, en een naaldmeter, waarop de
snelheid in MPH was af te lezen. De antennes werden op een driepoot of op
de controlewagen gemonteerd. Modellen uit begin jaren ¿60 hadden de
antennes in het achterruit zitten. De eerste verkeersradars verzonden hun
radarstralen op 2.455 Ghz in de S band. Dit is ongeveer dezelfde
frequentie waarop Magnetronovens werken. De radarantennes opereerden met
een spanwijdte van 15 tot 20 graden, afhankelijk van het model. Dit type
radars opereerden alleen vanuit een statische positie en konden zowel
aankomen als afgaand verkeer meten. Dit allen met een nauwkeurigheid tot 2
MPH. De meteingen werden verricht op zo¿n 45 tot 150 meter afstand. Maw:
een radar met een detectierange van 45 meter heeft minder dan 1,5 seconde
de tijd een voertuig te meten met een snelheid van 109 km\u.
X band radar
| Frequency | Tolerance | Frequenzy range |
| 10.525 GHz | ± 25 MHz | 10.500 - 10.550 GHz |
X band radars werden gebruikt vanaf ongeveer 1965 en opereerden op 1 frequentie ( 1 kanaal van 50 Mhz). De meeste ( niet allemaal) waren statisch en konden alleen aankomend verkeer meten. Modellen die voertuigen sneller dan 420 km\u konden meten leverden in op nauwkeurigheid. Dit is te verhelpen door de frequentie-tolerantie kleiner te maken.
K band radar
| Frequency | Tolerance | Frequenzy range |
| 24.150 GHz | ± 100 MHz | 24.050 - 24.250 GHz |
| 24.125 GHz | ± 100 MHz | 24.025 - 24.225 GHz |
K band radars werden gebruikt vanaf ongeveer 1976 en opereerden op 1 frequentie ( 1 kanaal van 200 Mhz). De meeste ( niet allemaal) waren statisch en konden alleen aankomend verkeer meten. Modellen die voertuigen sneller dan 240 km\u konden meten leverden in op nauwkeurigheid. Dit is te verhelpen door de frequentie-tolerantie kleiner te maken.
¿Across the road¿ (foto/ veiligheids) radar
Fotoradars
warden experimenteel gebruikt rond 1954 en gebruikten de S band.
Fotoradars die gebruik maakten van de Ka band kwamen voor het eerst in
1983 op de weg te staan. Dit nadat de FCC het frequentiebereik van 34.2-
naar 35.2 had toegewezen voor gebruik in verkeersradarapparatuur. Dit werd
in 1992 uitgebreid met 33.4- tot 36 Ghz. Tijdens de jaren 80 werden
radarapparatuur van Franse makelijk getest. Hier werd alleen snel mee
opgehouden omdat deze apparatuur van de weg gestolen werd.
Met
fotoradarapparatuur is er geen politiefunctionaris nodig (erg nieuw voor
die tijd), maar werd hij vervangen door een computer met een fotocamera.
Een foto radar detecteert automatisch een snelheidsovertreding en
fotografeert of filmt het verdachte voertuig. Hierbij werden natuurlijk de
snelheid van het voertuig, de datum en de tijd geregistreerd.
Sommige apparatuur was ook ¿s nachts te gebruiken door een oranje
lichtfilter voor het flitslicht te plaatsen. Oranje licht is niet zo fel
als wit flitslicht en zou de bestuurder minder irriteren\afleiden. Sommige
apparaten waren aangesloten op een groot display waarop de snelheid was af
te lezen. Bij dit type flits waren 2 camera¿s nodig: 1 om de kentekenplaat
vast te leggen, en 1 om de chauffeur (!) op de foto te zetten.
Ka band radar
Traffic Radar Ka Band
33.4 - 36.0 GHz
Begin de jaren 90 werden de, handmatig bestuurde, Ka band radars
geintroduceerd. In 1992 vergrootte de FCC het frequentiebereik van de Ka
band van 33.4 tot 36 Ghz. De Ka band werd zowel statisch als bewegend
gebruikt. Sommige modellen konden alleen naderend verkeer meten, andere
modellen konden worden ingesteld om naderend of afgaand verkeer te meten.
De metingen zijn gevoelig voor vochtigheid ( mist of regen); des te hoger
de vochtigheid, des te slechter kunnen er metingen worden uitgevoerd.
De beschikbare bandbreedte voor de Ka band is 2,6 Ghz, welke
gelijk staat aan 2600 Mhz. De meeste Ka band radars hebben een frequentie
tolerantie van ongeveer 100 Mhz. ( Dus 200 Mhz bandbreedte). Hieruit komt
voort dat je uit 2600 Mhz gedeeld door 200Mhz uitkomt op 13 kanalen. Een
Ka band radar kan meerdere kanalen hebben, maar deze overlappen elkaar dan
in frequenties. Sommige modellen werken op 1 vaste frequentie. Anderen
switchen tussen frequentie.
Breedband (Ka) radars
Zelfde principe. Deze radar verwisseld
ongeveer 10 keer per seconde van frequentie.
Laser radars (laserguns)
Ook wel ladars (LAser Detection And
Ranging) of lidars (LIght Detection And Ranging) genoemd. Deze warden
begin jaren 90 geintroduceerd. Deze systemen werken met infrarood licht en
hebben een extreme smalle lichtbundel. Laserradars werken alleen vanaf een
statische positie , en kunnen zowel naderend als afgaand verkeer meten. De
meeste laserradars kunnen ook de afstand tot het te meten object
vaststellen.
Met dank aan : Leon van der Meij en Anna Bijlstra voor de vertaling en de tekst.