УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ Российский патент 1996 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокационной метеорологии и может использоваться для определения состояния атмосферы.

Известен метеорологический радиолокатор "РАДИОГРАД", включающий передатчик, антенну, генератор стандартных сигналов, приемник, сопряженный с аппаратурой автоматической обработки радиолокационной метеорологической информации (см. например, проспект В/О Машприбор. Метеорологический двухволновый радиолокатор. Радиоград. М. Внешторгиздат, 1974).

Метеорологический радиолокатор позволяет обнаруживать градовые очаги в облаках, определять их координаты и физические характеристики в радиусе до 300 км.

Однако недостатком этого устройства является то, что оно обладает узкой функциональной направленностью, т.е. надежно обнаруживает только метеоцели в виде града. При определении других типов метеоцелей (дождь, снег, гроза и т. д. ) указанный метеорологический радиолокатор работает с большими погрешностями.

Известно устройство для определения состояния атмосферы, в частности для измерения интенсивности дождя, содержащее последовательно соединенные передатчик и антенный переключатель (циркулятор), антенну, генератор стандартных сигналов, последовательно соединенные приемник, блок стробирования, пиковый детектор (аналого-цифровой преобразователь), интегратор, вычислитель, механический поляризатор в виде вращающейся секции круглого волновода со встроенной четвертьволновой фазовой пластинкой и последовательно соединенные блок управления поляризатором и исполнительный механизм (авт.св. СССР N 1128211, кл. G 01 S 13/95, опублик. 1984).

Это устройство позволяет обнаруживать различные метеоцели, давать количественную оценку иненсивности гидрометеоров (в частности, дождя). Однако оно не позволяет определить наличие радиоактивных примесей в атмосфере.

Цель изобретения создание устройства для определения состояния атмосферы, которое позволило бы обнаруживать наличие в ней радиоактивных примесей и дифференцировать их от других метеоцелей.

На чертеже представлена схема устройства для определения состояния атмосферы.

Устройство содержит передатчик 1, имеющий блок 2 запуска. Выход передатчика 1 соединен с входом циркулятора 3, связанного с приемопередающей антенной 4 и приемником 5. Генератор 6 стандартных сигналов своим выходом связан с вторым входом приемника 5.

Генератор 6 стандартных сигналов своим выходом связан с вторым входом приемника 5. Выход приемника 5 соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом интегратора 8, выход которого подключен к входу вычислителя 10. Поляризатор 11 входом подключен к выходу блока 12 управления поляризатором. Блок 13 синхронизации первым выходом подключен к входу блока 12 управления, вторым выходом к второму входу блока 7 стробирования, а третьим выходом к входу блока 2 запуска передатчика.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал с третьего выхода блока 13 синхронизации подается на блок 2 запуска передатчика 1. Высокочастотный зондирующий сигнал с выхода передатчика 1 через циркулятор 3 поступает на антенну 4. Одновременно с этим с первого выхода блока 13 синхронизации на вход блока 12 управления поступает сигнал, включающий антенну 4 в режим линейной поляризации. При этом высокочастотный сигнал, поступивший в антенну 4 с циркулятора 3, приобретает линейную поляризацию и излучается в виде одиночного импульса в наблюдаемую зону атмосферы.

Соответствующий этому импульсу сигнал, отраженный от наблюдаемой зоны атмосферы, принимается антенной 4 и через циркулятор 3 поступает на первый вход приемника 5. На второй вход приемника с целью его калибровки подается сигнал от генератора 6 стандартных сигналов. С выхода приемника 5 принятый и усиленный сигнал подается на первый вход блока 7 стробирования. К второму входу блока 7 стробирования подается сигнал с второго выхода блока 13 синхронизации, который обеспечивает временную селекцию отраженного сигнала и маркировку его по его поляризации. С выхода блока 7 маркированный сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, с выхода которого сигнал в цифровой форме подается на вход интегратора 9.

Затем через интервал 1 мс блок 13 синхронизации с третьего выхода снова выдает сигнал на вход блока 2 запуска передатчика 1, а с первого своего выхода выдает на вход блока 12 управления поляризатором 11 сигнал, включающий антенну 4 в режиме круговой поляризации.

Далее зондирующий одиночный импульс круговой поляризации излучается в наблюдаемую зону атмосферы. Отраженный сигнал принимается, усиливается, маркируется по его поляризации и поступает на вход интегратора 9 аналогично описанному выше сигналу линейной поляризации. Далее через 1 мс снова излучается зондирующий одиночный импульс линейной поляризации и т.д.

Все отраженные сигналы линейной поляризации суммируются в интеграторе 9 и усредненный сигнал поступает с выхода интегратора 9 на вход вычислителя 10. Вычислитель 10 определяет отражаемость Z_л наблюдаемой зоны атмосферы относительно импульсов линейной поляризации.

Все отраженные сигналы круговой поляризации суммируются также в интеграторе 9 и усредненный сигнал поступает с выхода интегратора 9 на вход вычислителя 10, который определяет отражаемость Z_к наблюдаемой зоны атмосферы относительно импульсов круговой поляризации.

Благодаря тому, что зондирующие импульсы различной поляризации подаются через один с весьма кратким интервалом (1 мс), то усредненные сигналы и соответственно отражаемости относятся практически к тому же самому временному интервалу. Кроме того, одиночный импульс круговой поляризации подается вращающейся антенной по существу из того же самого положения, в котором антенна излучала предыдущий импульс линейной поляризации. Скорость вращения антенны, как правило, составляет 6 об/мин или 36% За 1 мс антенна поворачивается всего на 0,036^о, в то время как ширина диаграммы направленности антенны в азимутальной плоскости составляет 0,5^о.

Таким образом, можно определить отношение Z_л/Z_к для одной и той же ограниченной зоны атмосферы.

По определяемым значениям отражаемостей Z₁ и Z_к и их отношению К Z_л/Z_к определяют состояние атмосферы (см. таблицу).

Использование: радиолокационная метеорология. Сущность изобретения: устройство содержит передатчик 1, блок запуска 2, циркулятор 3, антенну 4, приемник 5, генератор стандартных сигналов 6, блок стробирования 7, аналого-цифровой преобразователь 8, интегратор 9, вычислитель 10, поляризатор 11, блок управления 12 и блок синхронизации 13. 2 - 1 - 3 - 5 - 7 - 8 - 10; 13 - 12 - 11 - 4; 3 - 4; 6 - 5; 13 - 7; 13 - 2. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее последовательно соединенные передатчик с блоком запуска, циркулятор и антенну, генератор стандартных сигналов, последовательно соединенные приемник, блок стробирования, аналого-цифровой преобразователь, интегратор и вычислитель, поляризатор, связанный с ним блок управления поляризатором, первый вход приемника подключен к второму выходу циркулятора, выход генератора стандартных сигналов подключен к второму входу приемника, отличающееся тем, что в него введен блок синхронизации, один выход которого подключен к входу блока управления поляризатором, второй выход - к второму входу блока стробирования, а третий выход - к входу блока запуска передатчика.