Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфере Советский патент 1992 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для дистанционного измерения вертикальных профилей температуры и скорости ветра в атмосфере, содержащей азрозоли (в частности, облака или туманы).

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже представлены траектории излучаемых радиолучей, волновые фронты звуковых импульсов, вдоль которых происходит сгущение концентрации частиц в облаке, а также структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство для осуществления способа содержит звуковой генератор 1, акустический излучатель 2, генератор 3 радиосигнала, модулятор 4, блок 5 переключения приемопередающей радиоантенны 6, приемник 7, блок 8 измерения частоты и вычислительный блок 9.

Сущность способа заключается в следующем.

Для измерения температуры и скорости ветра в атмосфере, содержащей некогерентные рассеиватели, например аэрозоли, облака, туманы, излучают акустический импульсный сигнал и радиосигнал в каждом из двух направлений с фиксированным углом места и противоположными азимутами, принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими сигналами, радиосигналы, интенсивность излучаемых радиосигналов модулируют с частотой Q, связанной с частотой й излучаемых радиосигналов и частотой ctJs акустических сигналов соотношениями: Q««; где Cs - скорость звука; Со - скорость света, измеряют сдвиги частоты модуляции принятых радиосигналов относительно частоты модуляции (принятые радиосигналы обусловлены рассеянием излучаемого радиосигнала на некогерентных рассеивателях, концентрация которых промодулирована акустическим сигналом) и по измеренным сдвигам определяют температуру и скорость ветра в атмосфере. Принимаемый радиосигнал оказывается модулированным с частотой Q-f-A, и, измеряя сдвиг частоты модуляции Л , можно найти скорость движения звукового импульса Сз-Со Л /2 Q .Производя наклонное зондирование под двумя направлениями с противоположными азимутами, можно определить соответствующие скорости движения звуковой волны Cs Cso-Usln or, где и - проекция скорости ветра на плоскость, образованную двумя зондирующими лучами (см. чертеж); Cso - скорость звука в отсутствии ветра. В реаультате можно найти температуру и скорость ветра по формулам: Cs + Cs ( + (3) 4fisina 2 sin а -l-A)f; -r ° 4Qsina 2 sin a Излучение радиосигналов с достаточно малой длиной волны (см. условие (1)), например в сантиметровом, миллиметровом диапазонах длин волн, можно осуществлять с высокой направленностью. Это позволяет повысить разрешающую способность по углу и, следовательно, увеличить точность измерения температуры и скорости ветра, не создавая при этом радиопомех в широко используемых радио- и телевизионных диапазонах. В то же время частота акустического сигнала и связанная с ней условием (2) астота модуляции радиосигнала могут быть достаточно произвольными. Устройство для осуществления способа работает следующим образом. Звуковым генератором 1 формируют импульсный сигнал звуковой частоты Oh и с помощью акустического излучателя 2 в атмосферу излучают два направленных под противоположными азимутами импульсных акустических сигнала. Генератором 3 радиосигнала формируют радиосигнал, который модулируют модулятором 4 с частотой Qи затем с помощью радиоантенны б излучают в атмосферу в том же направлении, что и один из звуковых сигналов.. С помощью радиоантенны б принимают радиосигнал, отраженный от облачных частиц, и подают на вход приемника 7. С выхода приемника 7 радиосигнал подают на вход блока 8 измерения частоты вместе с опорным сигналом от генератора 3. С помощью блока 8 измерения частоты измеряют доплеровский сдвиг частоты модуляции принятого отраженного радиосигнала относительно частоты модуляции излученного радиосигнала. С выхода блока 8 измерения частоты результат измерения доплеровского сдвига частоты модуляции подают на вычислительный блок 9. После приема отраженного радиосигнала с помощью блока 5 переключения осуществляют переключение ориентации диаграммы направленности радиоантенны б, изменяя знак азимута на противоположный и обеспечивая сохранение угла места. При этом диаграмма направленности РЛС оказывается ориентированной вдоль направления распространения другого звукового сигнала. После этого генератор 3 и модулятор4 снова формируют радиосигнал. который через радиоантенну 6 излучается в направлении другого звукового сигнала. Принимаемый отраженный радиосигнал поступает на приемник 7 и далее на блок 8 измерения частоты, измеряющий доплеровский сдвиг частоты Q модуляции. Результат этого измерения поступает на вычислительный блок 9, который по измеренным значениям частоты модуляции радиосигналов. принятых в двух направлениях с противоположными азимутами, вычисляет температуру и скорость ветра в атмосфере. Повторяя процесс излучения и приема радиосигналов в соответствии с предлагаемым способом через заданные промежутки времени, можно определить вертикальные профили измеряемых величин. Формула изобретения Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфера,

заключающийся в том, что излучают акустические импульсы с частотой (Os в двух направлениях с одинаковыми углами места и противоположными азимутами, излучают радиосигналы в том же направлении с частотой ши принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими импульсами, радиосигналы и определяют температуру и скорость ветра в атмосфере, о т л и ч,а ю щи и с я тем, что. с целью повышения точности измерений, модулируют излучаемые радиосигналы с частотой Q , определяемой соотношениями:

Q«fl); Q Q)s

2 С,

где Cs - скорость звука; Go - скорость света,

осуществляют прием радиосигналов, отраженных некогерентными рассеивателями, измеряют сдвиги частоты модуляц|4и принятых радиосигналов относительно частоты Q, по которым производят опре0деление температуры и скорости ветра в атмосфере.

Изобретение относится к радиолокации. Цель изобретения - повышение точности измерения. Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфере заключается в том. что излучают акустические импульсы с частотой (Os в двухнаправлениях с одинаковыми углами места и противоположными азимутами, излучают радиосигналы в том же направлении с частотой ft) и принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими импульсами, радиосигналы и определяют температуру и скорость ветра о атмосфере. Цель достигается тем, что модулируют излучаемые радиосигналы с частотой Q, связанной с частотой и; излучаемых радиосигналов и частотой акустических сигналоврсоотношениями Q«а)', Q = (Os-^г-~ ,2 LSгде Сз ~ скорость звука. Сс ~ скорость света, осуществляют путем радиосигналов, отраженных некогерентными рассеивателями. измеряют сдвиги частоты модуляции принятых радиосигналов относительно частоты Q, по которым производят определение температуры и скорости ветра в атмосфере. 1 ил.Ё