Способ радиоакустического зондирования атмосферы Советский патент 1984 года по МПК G01W1/11 

,. 1 Изобретение относится к дистанционным способам бесконтактного измерения метеорологических величин и может 6bitb применено в метеорологии для измерения одного из параметров используемых при составлении прогнозов погоды ив научных исслёдо ваниях. Известнь способы, позволяющие измерять профиль абсолютной или относительной влажнрста, которые основаны на применении лида ра, а также системы акустических локаторов flj Лидерные способы зондирования/хотя и имеют хброшее разрешение по пространству, не работоспособны пока только в чистой атмосфере и в ночибе ёремя, их прйм(енёние связано с некрторь1ми непроверяемъ1 ми априорными допущениями. Акустический способ измерения профиля влажности основан на том, что коэффициент 4 загукткя звука ввоздзосе, обусловленный вязкостью, теплопроводностью, взаимной диффузией мбяейул газов и теплоЁЫМ излучением, много меньше молекулярного, обус ловленного превращением эйергий звуковь1х колебаний в знерппо внутрим6лёкулярнь1х движений {2. Козффициент юлekyляpнoгo поглощения звука в атмосфере определяется температурой и; в; оёнб1ВНомкблйче(Я№йм пара. В акустическом: методе для измерения козффищентов затухашя звука предполагается использование двух идентичных акусти, ческих локаторов,, работающих на различных частотах s режиме приема акустического 30i«yipyiaiimero нзлучеш, рассеянного назад от турёудентных пульсавдй температуры и ветра. Недостатком зтого метода является предположение об изотропности и однородности турбулентности, а необходимое использования как дбух локатбров, идентичность технических х актёрйстик Которых обеспечивать достаточно сложно. При зтом методе илтеет jiwcto также ошибка . из-за отсутствия сведений о температуре на высоте зондирования, что особенно cjouecTвенно при шшерсиях. Для того, чтобы полу чить профиль влажности необходимо, чтобы во всем слое, где производитёя йзйе| енйе, существовала бы достаточная интенсивная турбулентность. .С крутой стороны наличие сильной турбулентности п{ шодат к 1юявлеНйю дополнительного затухания akyctHrecKOГб сигнала ввиду рассеяния на турбулентных пульсациях температурь и ветра. В основу метода заложены противоречивые требования к условиям работы. Наиболее близким способом, зондировани атмосфер по существу решаемой задачи яв52ляется способ радиоакустического определения профиля температуры воздуха 3. Сущность способа состоит в измерении допплеррвским радиолокатором скорости (РЛС) распространения звука, которая известным образом связана с температурой воздуха. Метод реализуется путем излучений вертикально вверх мощного акустического импульса, который затем обнаруживается дошшеровской РЛС и сопровождается по скорости с одновременной ее регистрацией. При ЗТ01И злектромагнитное излучение отражается от неоднородностей показателя преломления, которые образуются за счет изменения плотности воздуха, под действием акустического импульса. Одаакр этим способом невозможно измерить профиль влажности. Цель изобретения - определение профиля влажности по высоте радиоакустическим методом. - Это достигается тем, что измеряют мощность отраженного радиолокационного сигнала в каждой точке трассы, по которой нахоflHt коэффициент ослабления 3BjTca в каждой точке, определяют профиль температуры по высоте и По полученным значениям температуры и коэффициента ослабления звука находят искомые значения влажности для каждои точки трассы. При этом профиль температуры может быть определен по скорости распространения, акустического импульса путем измерения допплеровского сдвига частот эхо-сигнала. Способ основан на том, что амплитуда радиолокационного эхо-сигнала отраженного от неоднородностей показателя преломления, искусственно созданных акустическим излучением, зависит от интенсивности этого излучения на данном участке трассы, которое в свою очереда зависит известным образом от влажности и температуры воздуха. Таким образом, при известной температуре величина радиолокационного эхо-сигнала оказывается зависящей от влажности на данном участке трассы. Измерение профиля влажности воздуха в пограничном слое атмосферы по предлагаемому способу производят следующим образом. При помощи акустического излучателя изйучают акустический импульс с. синусоидальным заполнением: при помощи радиолокационной станции облучают распространяющийся в атмосфере акустический импульс электромагнитным излучателем; принимают отраженный от акустического импульса радиолокационный эхо-сигнал приемником радиолокационной станции; регистрируют огибающую отраженного эхо-сигнала; измеряют величину мощности эхо-сигнала путем сравнения его амплитуды с величиной калибровочного сигна ,ла в каждой точке диапазона дальности; вычисляют произвольную от огибающей зхо-сиг.нала в каждой точке диапазона дальности; вьписляют коэффициент ослабления звука в каждой точке диапазона дальности с помощью формулы Д-RJ dR/R P, где KO - дальность до акустаческого импульса; , ; ; мощность радиолокационного эхосигнала, отраженного от акустичвс кого импульса с синусоидальным заполнением; определяют профиль абсолютной или относительной влажности по совокупности значений коэффициентов ослабления звука в каждой точке диапазона дальности, извест54ной нли измеренной температу1я 1 воздуха, и известного соотнощеииямежду коэффициентом молекулярного ослабления звука с длиной волны Л и относительной или -абсолютной влажностью воздуха при данной температуре. ПредлагаекЕый способ может бкгл реализован на основе уже практически действу. ,юЦц1х установок радиоакустического зондирования атмосферы. . Поскольку предлагаемый способ позволяет па{ 1ллельно .с измерением козффш(иента затухаиия звука Измерять « профиль температ), если ,в качесгае раДиолокацяонной степени применен др111шеровс жй радиолокатор, то этот К4е4од свободш от |априорных предполоЖе1шй и дает возмож{ность определять профиль как абсолютной, так и относительной влажности. / Если профиль температ) известен, то в качестве paдиoлokгa$t(Яaнoй станции можно применять обьгшый некогерешный радиолокатор.

1. СПОСОБ РАДИОАКУСТИЧЕСКО- • ГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем 'излуче1шя в атмосферу акустического им- :пульса с синусоидальным заполнением дшшой волны Я облучения распространяющегося ,акустического импульса с помощью радиолока^ цис^нйой станции электромагнитным излучением длиной вофны 2 Л , приема отраженного от акустического импульса радиолокационного зхо-сигиала, о т л и ч а Ю щ и и с я тем, что, с uenbfo определения профиля влажности по трассе зондирования, измеряют мощность отраженного рад>&{бЛбКацйд11Ного сигнала ' в каждой точке трассы, по которой находят коэффициент ослабления .звука в каждой точке, определяют профиль температуры по вы-' соте и по полученным зна>&1ениям температуры и коэффициента ослабления звука находят искомые значения влажности для каждой точки трасом.2. Способ по п. 1, о т л и ч а Ю щ и и - с я тем, что профиль температуры определяют по скороста ра(Я1ростран1ения акустическо- ; го импульса путем изме{й5ний aonnftcj^ickofo сдвига частот эхо-сйгнайа.хл§Од^СП00 СП