Техническое решение относится к физическим изменениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим поляризационные свойства целей для дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере.
Известен способ определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, в котором устанавливают зависимость между параметрами уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта-источника радиоактивного выброса в атмосферу, и параметрами этого потока, затем зондируют радиолокационным сигналом зону выброса этого воздуха в атмосферу, принимают отраженный сигнал, определяют эффективную площадь рассеяния выбрасываемого потока воздуха, по ее величине определяют расход воздуха в потоке, отводимом из атомного объекта в атмосферу, и, в соответствии с предварительно установленной зависимостью определяют уровень радиоактивности [Кронин Ю.А., Канарейкин Д.Б., Родин А.Л., Соловей В.А. Способ определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из радиоактивного объекта в атмосферу. Российский патент 1997 года RU 2081433 С1].
Недостатком этого способа-прототипа является то, что требуется предварительное определение параметров радиоактивного выброса в атмосферу в месте источника этого выброса.
Задачей заявляемого технического решения является обеспечение независимости получения оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере от предварительного определения параметров воздушной среды в месте источника радиоактивного выброса.
Это достигается тем, что в заявляемом способе дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере используют облучение облака электромагнитным сигналом, прием электромагнитного сигнала, отраженного от облака, при этом облучают облако электромагнитным сигналом круговой поляризации с длиной волны сигнала равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, принимают сигнал, отраженный от облака, на линейной поляризации, измеряют эффективную площадь рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака и определяют оценку активности облучаемого участка радиоактивного облака по формуле
где Q - активность облучаемого участка радиоактивного облака [Ku];
σ - эффективная площадь рассеяния (ЭПР) облучаемого участка радиоактивного облака [m2];
λ - длина волны электромагнитного сигнала [m].
Сущность заявляемого способа поясняется на примере устройства, реализующего этот способ. Функциональная схема устройства приведена на фиг.
Устройство, реализующее заявляемый способ дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере, содержит антенну 1, циркулятор 2, 1-й выход которого подключен к входу антенны 1, а 1-й вход циркулятор 2 подключен к выходу антенны 1, передатчик 3, выход которого подключен ко 2-му входу циркулятор 2, приемник 4, 1-й вход которого подключен ко 2-му выходу циркулятора 2, синхронизатор 5, 1-й выход которого подключен к входу передатчика 3, а 2-й выход подключен ко 2-му входу приемника 4, измеритель ЭПР 6 радиоактивного облака, вход которого подключен к выходу приемника 4, блок оценки уровня активности 7 радиоактивного облака в атмосфере, вход которого подключен к выходу измерителя ЭПР 6 радиоактивного облака.
Работает устройство следующим образом.
В передатчике 3 вырабатываются импульсы с высокочастотным заполнением, с длиной волны высокочастотного заполнения, при которой амплитуда сигнала, отраженного от диполя, образованного треком альфа излучения, наибольшая. Сигнал с выхода передатчика 3 поступает на 1-й вход циркулятора 2, с 1 -го выхода циркулятора 2 сигнал поступает на вход антенны 1 круговой поляризации общей на передачу и прием. Антенна 1 излучает сигнал круговой поляризации, которым облучается облако в атмосфере, принимает отраженный от облака сигнал, который поступает на 2-й вход циркулятора 2, затем со 2-го выхода циркулятора 2 сигнал поступает на 1-й вход приемника 4. С выхода приемника 4 сигнал поступает на вход измерителя ЭПР 6 радиоактивного облака. С выхода измерителя ЭПР 6 радиоактивного облака сигнал поступает на вход блока оценки уровня активности 7 радиоактивного облака.
Радиоактивное облако может включать как радиоактивные области, так и не радиоактивные области. Поскольку взаимная антенна на прием имеет круговую поляризацию, принятый сигнал на выходе антенны, отраженный от нерадиоактивной области естественного облака будет равен нулю [Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. М. Сов. радио. 1966]. Радиоактивная область облака представляет собой хаотическую совокупность диполей, при этом мощность Р сигнала, отраженного от этой области, на выходе приемной антенны круговой поляризации будет равна скалярному произведению вектора Стокса Sa приемной антенны и вектора Стокса Sc принимаемого сигнала [Антенны эллиптической поляризации. Под ред. А.И. Шпунтова. М. Иностранная литература. 1961]:
где Sc=M S0, M - матрица Мюллера хаотическая совокупность диполей,
S0 - вектор Стокса облучающей волны.
Матрица Мюллера хаотической совокупности диполей равна [Matt D.L. Stokes parameter description of backscattering from a randomly oriented dipoles. Proc. IEEE, 1969, v. 57, №11, p/2067-2068]:
Поскольку антенна на излучение имеет круговую поляризацию, то вектор Стокса S0 облучающей волны (с точностью до постоянной) равен [Шерклифф У. Поляризованный свет. Изд. Мир. М. 1965]:
а вектор Стокса Sa приемной антенны равен:
Тогда мощность Р сигнала, отраженного от радиоактивной области облака, на выходе приемной антенны круговой поляризации будет равна:
т.е.
Аналогично мощность Рвх на входе приемной антенны равна:
Следовательно, мощность Р сигнала, отраженного от радиоактивной области облака, на выходе взаимной антенны круговой поляризации в два раза меньше мощности Рвх сигнала на входе антенны, т.е.
Мощность Рвх сигнала, отраженного от облака, связана с его ЭПР, параметрами приемника, антенны и параметрами излучающей электромагнитной волны следующим соотношением [Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. Гидрометеорологическое изд. Л.
1966]:
где Р0 - чувствительность приемника [W], A - апертурная площадь антенны [m2], λ - длина волны электромагнитного облака [m], R-расстояние от антенны до облучаемого облака [m].
В соответствии с выражениями (1) и (2) в блоке измерителя ЭПР 6 радиоактивного облака определяется ЭПР этого облака. Затем, учитывая выражение, связывающее уровень активности Q радиоактивного облака, его ЭПР о и длину облучающей электромагнитной волны X [Полянский В.А. Обратное рассеяние электромагнитной волны на облаке радиоактивных элементов в воздухе, испускающих альфа-частицы. ЖТФ, 2000, Т. 70, №2, с. 133-135]:
по определенному в блоке 6 значению ЭПР о в блоке 7 в соответствии с выражениями (1) и (3) производится оценка уровня радиоактивности облака по формуле:
или
Итак, заявляемый способ дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере, при котором используется облучение облака электромагнитной волной круговой поляризации с длиной волны равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, прием сигнала, отраженного от облака, на линейной поляризации, измерение эффективной площади рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака, определение оценки активности Q этого участка радиоактивного облака по формуле
обеспечивает получение дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере, не требуя предварительного измерения параметров воздушной среды в месте источника радиоактивного выброса.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере | 2020 |
|
RU2758799C1 |
| МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ | 2014 |
|
RU2574167C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ В СВЧ ДИАПАЗОНЕ РАДИОВОЛН | 1997 |
|
RU2111506C1 |
| СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОБРАТНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОТРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2010 |
|
RU2453954C2 |
| СПОСОБ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПАЦИЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОЙ ЛОКАЦИИ | 1994 |
|
RU2071718C1 |
| Способ и устройство оценки комплексной матрицы обратного рассеяния радиолокационных объектов (варианты) | 2023 |
|
RU2810535C1 |
| СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ОБЗОРА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ С РАСШИРЕННОЙ ЗОНОЙ ОБНАРУЖЕНИЯ | 2003 |
|
RU2265865C2 |
| СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ | 2007 |
|
RU2351950C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ | 1993 |
|
RU2054695C1 |
| СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ЦЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2192652C1 |
Изобретение относится к способу дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере. Облако облучают электромагнитным сигналом, принимают электромагнитный сигнал, отраженный от облака, причем облучают облако электромагнитным сигналом круговой поляризации с длиной волны сигнала равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере. Затем принимают сигнал, отраженный от облака, на линейной поляризации и измеряют эффективную площадь рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака, по формуле: 
где Q - активность облучаемого участка радиоактивного облака [Ku], σ - эффективная площадь рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака [m2], λ - длина волны электромагнитного облака [m]. Техническим результатом является возможность получения дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере без предварительного измерения параметров воздушной среды в месте источника радиоактивного выброса. 1 ил.
Способ дистанционной оценки уровня активности радиоактивного облака в атмосфере, включающий облучение облака электромагнитным сигналом, прием электромагнитного сигнала, отраженного от облака, отличающийся тем, что облучают облако электромагнитным сигналом круговой поляризации с длиной волны сигнала равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, принимают сигнал, отраженный от облака, на линейной поляризации, измеряют эффективную площадь рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака, определяют оценку активности облучаемого участка радиоактивного облака по формуле:
где Q - активность облучаемого участка радиоактивного облака [Ku];
α - эффективная площадь рассеяния облучаемого участка радиоактивного облака [m2];
λ - длина волны электромагнитного сигнала [m].
