Способ измерения концентрацииэлЕКТРОНОВ B иОНОСфЕРЕ Советский патент 1981 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться при радиофизических методах исследования, нижней ионосЛеры Земли. Известен способ измерения концентрации электронов в .ионосфере, заключанщтйся в том, что одновременно излу чают два радиосигнала с различными ча стотами, принимают отраженные сигналы и измеряют интервал времени между моментами прихода отраженных сигналовЦ Однако данные способ измерения весьма сложен. Цель изобретения - упрощение способа измерения путем использования метеорных следов в качестве отрежателей радиосигналов. Указанная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации электронов в ионосфере, заключающемся в том, что одновременно излучгдат два радиосигнала с различными частотами, принимают отраженные сигналы и измеря ют интервал времени между моментами прихода отраженных сигналов, облучают метеорные следы на высотах 80 100 км, по скорости нарастания амплитуды принятых сигналов определяют скорость метеорной частицы, а также местоположение и ориентацию метеорного следа в пространстве с помощью разнесенного приема и по скорости метеорной частицы и интерваипу времени между моментами прихода отраженных сигналов вычисляют расстояние между отражающими точками на метеорном следе, по которому судят о концентрации электронов в ионосЛере. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит передатчик 1, приемник 2, блок 3 измерения величины относительного запаздывания сигналов, блок. 4 измерения скорости метеорной частицы, блок 5 измерения геометрических параметров траектории метеорной частицы, блок 6 вычисления расстояния по метеорному следу между отражающими точками и блок 7 вычисления интегральной электронной концентрации. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Передатчиком 1 излучают радиоволны одновременно на двух частотах f. и f,j в диапазоне частот 30-100 МГц (именно в этом диапазоне частот получают ргщиоотражения от метеорных слбдов). Зависимость коэффициента преломления от частоты и электронн -й кон центрации ионосферы приводит к тому, что o6g радиоволны распространяются по своим траекториям. Вследствие этого области отражения для разных частот разнесены в пространстве. Поэтому, когда в атмосферу Земли влетает метеорная частица, способная образовать с плотностью электронов, достаточной для получения радиолокационного отражения, и с определенной ориентацией траектории полета, она последовательно пролетает отражающие области для разных частот. Отраженные сигналы разных частот поступают в приемник 2 с временным запаздываниемдруг относительно друга. Величина запаздывания зависит от скорости и геометрических параметров траектории метеорной частицы. После приемника 2 сигналы поступают одновременно на блок 3, измеряющий велич ну относительного запаздывания сигна лов (At), и на блоки 4 и 5, которые по известным методам определяют соот ветственно скорость метеорной частицы (V) и геометрические параметры ее траектории (ориентацию и местоположение в пространстве). По измеренным величинам V и At блок 6 вычисляет расстояние по метеорному следу между отражающими тoчкa 1и по формуле: д5 V Д tПо величине д5 и измеренным ге метрическим параметрам метеорного да блок 7 вычисляет интегральную электронную концентрацию по формул -i/(a+iif-aSin e 45 -SinS) muD , . X. / а г. гп-0/2 C-(-(..ef IPpJllM) средняя круговая частота излученияf разнос между частотами; 0 - зенитный угол излучения радиоволн; а - радиус Земли; h - высота метеорного следа над поверхностью земли; R - векторное произведение, учитывающее ориентацию ме теорного следа; расстояние от передатчика до метеорного следа; направляющий вектор метеорного следа; )ah интегральная концентрация электронов. Эта формула выражает связь между интегральной электронной концентрац ей и расстоянием по метеорному след между отражающими точками и геометр ческими параметрами, следа. Поскольк метеорные следы появляются достаточно часто (в час до 400 следов) и на разных высотах, то за короткое время можно получить большую статистику по интегральной концентрации во всем диапазоне высот. Профиль электронной концентрации получают из этих данных следующим образом. Разбивают всю исследуемую зону (80-100 км) на- высоте на слои, в пределах которых электронная концентрация предполагается постоянной. Плотность электронной концентрации в i-алое, ограниченном высотами h 1, выражается уравнением: А - А ,(h,) -i±2L h,4-t -hi S Ne(hj)dh. где А, - 1 n V. - ,- Вследствие непрерывности высотного распределения появления метеорных следов для любых h- соответствует измерение интегральной электронной плотности. Полученное значение Ne(h) приписывается средней высоте слоя (h. + + h)/2. Аналогичная операция прово-. дится со всеми слоями. Затем, строя зависимость Hg(h) по полученным точкам, получают высотный профиль электронной концентрации. Формула изобретения Способ измерения концентрации электронов в ионосфере, заключающийся в том, что одновременно излучают два радиосигнала с различными частотами, принимают отраженные сигналы и измеряют интервал времени Между моментами прихода отраженных сигналов, о тличающийся тем, что, с целью упрощения способа измерения использования метеорных следов в качестве отражателей радиосигналов, облучают метеорные следы на высотах 80-100 км, по скорости нарастания амплитуды принятых сигналов определяют скорость метеорной частицы, а также местоположение и ориентацию метеорного следа в пространстве с помощью разнесенного приема и по скорости метеорной частицы и интервалу времени между моментами прихода отраженных сигналов вычисляют расс ояние между отражающими точками на метеорном следе, по которому судят о концентрации электронов в ионосфере. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Геомагнитйзм и аэрономия, т. 15, 1975, 5, с. 832-836 (прототип).