Способ определения характеристик осадков Советский патент 1993 года по МПК G01W1/14 

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для дистанционного определения наличия и вида осадков и их коэффициент ослабления.

Целью изобретения является повышение точности решения о наличии и виде осадков.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - форма временного частотного спектра флуктуации интенсивности распространяющегося в атмосфере излучения при отсутствии и наличии осадков в виде дождя и снега.

Способ реализуется следующим образом. Оптическое излучение от источника 1 посылают в атмосферу по из мерительной трассе, принимают его через точечную диафрагму 2 фотоприемником 3. Электрический сигнал с фотоприемника 3, пропорциональный интенсивности оптического излучения, поступает на входы фильтров. 4, распо ложенные в заданных частотных интер- -вал ах .Сигнал с выхода фильтров де- тактируется детекторами 5, осредня- ется в блоках 6 осреднения и подает- ся на регистрирующее устройство 7. Сигнал с измерителя 8 перпендикуляр- ной составлякяцей средней скорости ветра .поступает на управляющие вход фильтров.4.

. Кроме того, сигнал с выхода фото приемника 3 поступает на вход блока 9 осреднения, с выхода которого поступает на регистрирунлцее устройстг во 7.

По наличию и величине.сигналов и, Uj,, Uj, U в каждом частотном диапазоне соответственно определяют наличие и вид осадков. Например, если и, - любое, U, U, Uj «с U а

«О - осадков нет, если и - любое, U Uj, снег, бели и - любое, Uj с Uj 7 и, и,

j О - дождь.

Кроме того, измеряя среднее значение сигнала во времени на выходе .фотопри емиика О и находя отношение Uj/О для снегопада или U,/U - для дождя, определяют коэффициент ослабления излучения осадками

rf K(i) или .(|),

где коэффициент К - константа, зависящая от коэффициента усиления и полосы пропускания фильтра, размера и расходимости оптического пучка, длины оптической трассы в атмосфере,

Ширина узкополосных фильтров и центральная частота фильтров f, при нулевой скорости ветра приведены в таблице.

В первом диапазоне регулирование центральной частоты осуществляется по закону, соответствующему частоте; турбулентного максимума

V,

f, 0,32

где V - составляющая скорости ветра, перпендикулярная оси оптического излучения, - длина волны излучения, L - длина измерительной трассы.

Для снега, при средней частоте, мак-i симума 150 Гц и средней скорости падения частиц снега У„« 1,5 м/с закон регулирования во втором частотндм диапазоне имеет вид

f, 150 il +

«

где V в /Гм/сТ.

В третьем и четвертом диапазонах, обусловленных движением частиц дождя для среднего размера капель rf-t мм У„ 4 м/с закон регулирования- и -м интервале имеет вид

fTTs:

fj « 1400И 1 + (-)

ГГ7(Ь.)

f 4000

5

5

Здесь V, имеет размерность Гм/с.

Для измерения коэффициента ослабления осадков измеряется отношение среднего значения сигнала (после детектирования) на выходе фильтров f и j к среднему значению сигнала на входе фильтров. Причем f, используется в случае снега, f j - в случае : дождя. Решение о использовании fj или fj принимается по первому пункту формулы изобретения.

Использование узкополосных фильтров и регулирование центральной частоты фильтров в зависимости от скорости ветра V позволяет повысить точность идентификации осадков, так как учитывает смещение частотных спектров турбулентности и осадков,

а также позволяет уменьшить вклад сигналов фильтров f j - и f -частот турбулентности и f - частот снегопада.

Формула изобретения

1. Способ определения характеристик осадков, по которому в атмосфе- ру посыпают оптическое излучение, принимают его фотоприемником через .точечную диафрагму, измеряют флуктуации интенсивности оптического излучения в четырех частотных диапазо- нах 20-150 Гц, 150-600 Гц, 900- 2000 Гц , 4000-8000 Гц, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повы- шения точности решения о наличии и виде о адков, измеряют перпендикуляр ную к его оси оптического излучения составлякщую скорости ветра, а фпук- тудции интенсивности оптического

20-150 Гц

150-600 Гц

Турбулентность

Снег

Q52о .

34967

излучения измеряют в полосе частот в каждом из четырех частотных диапазонов, причем центральную частоту первой полосы частот изменяют по закону f, 0.32V, JTL , второй f, 150 Vl + (У,/1.5) . третьей

Ч

f.

1500 1 + (Vi/4). четвертой L 4000 У 1 + (V, /Д), где V, - nepneH--. дикулярная составляющая скорости ветра, м/с, Л - длина волны излучения, L - длина атмосферной трассы, и по соотношению сигналов судят о- наличии и виде осадков.

2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что измеряют средний по времени уровень принимаемого фо- оприемником сигнала и по отношению ; сигнала в частотном диапазоне 150 600 Гц для снега и 800-1200 Гц для долщя к среднему по времени уровню принимаемого сигнала сз дят о ксзффи- циенте ослабления излучения осадками.

800-1200 Гц

4000-8000 Гц

Дождь

Дожд.ь

Изобретение относится к метеорологии. Цель изобретения - повышение точности решения о виде и нали- чии осадков. Оптическое излучение от источника 1 посылают в атмосферу, принимают его через диафрагму 2 фотоприемником 3. Электрический сигнал с последнего, пропорциональньш интенсивности оптического излучения, поступает на фильтры 4, детектируеЧ-ся блоком 5, осредняется блоком 6 и подается на регистрирующее устройство 7, По наличию и величине сигналов в каждом частотном диапазоне соответственно определяют наличие и вид осадков. 1 э.п. ф-лы, 1 таблица, 2 ил,с S СО 4 0 05

ф«е. /

01

фце. 2

Редактор Т.Лошкарева

Составитель Ю.Алепшн

Техред В.Кадар КорректорМ.Демчик

Заказ 1958

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, Д

Подписное