Акустический способ измерения скорости ветра Советский патент 1992 года по МПК G01W1/06 G01P5/24 

Изобретение относится к метеорологии и может быть найти применение для оперативного измерения профиля скорости ветра в пограничном слое атмосферы.

Целью изобретения является упрощение измерения скорости ветра в атмосфере.

Поставленная цель достигается тем, что в атмосферу посылают акустическое излучение, принимают рассеянное излучение и по пришедшему излучению определяют искомый параметр. Пришедшее излучение фокусируют, а об искомом параметре судят по положению.энергетического центра тяжести принятого сигнала.

Связь между скоростью ветра и положением энергетического максимума принимаемого сигнала имеет вид с arc sin X

... с arc stn у

и

, V-т-

2F-t-- 16 F

D

2 F -f

16F

где С - скорость звука; х. у - координаты энергетического центра тяжести принятого сигнала; D - диаметр фокусирующего параболоида в плоскости разрыва; F - его фокусное расстояние; U и V - составляющие скорости ветра в плоскости, перпендикулярной направлению посылки акустической волны.

На чертеже изображено устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ. Устройство содержит фокусирующее устройство 1, в качестве которого может быть использован параболический отражатель, электроакустический преобразователь 2 с обратимыми свойствами, расположенный в фокальной плоскости фокусирующего устройства, способный реагировать на положение энергетического центра тяжести сигнала; в качестве которого может быть использован преобразователь, состоящий из набора элементов с независимы свойствами, генератор 3 электрических колебаний звуковой частоты устройство 4 предварительной обработки сигнала и вычислительной устройство 5.

Способ реализуется следующим образом.

Генератор 3 вырабатывает импульсный электрический сигнал звуковой частоты, который преобразуется в акустический совокупностью элементов электроакустического преобразователя. Число излучающих элементов и их расположение подбирается, исходя из требований обеспечения узкой диаграммы направленности и угла посылки звукового импульса в атмосферу.

Акустическое излучение отражается от устройства 1 и излучается в атмосферу. Сигнал, пришедший из атмосферы, фиксируется устройством 1 на плоскости преобразователя 2. При этом, если в атмосфере отсутствует ветер, угол прихода отраженной волны не изменится и энергетический центр тяжести пришедшего сигнала располагаться в тоже точке FO. что и посланного. При наличии составляющей скорости ветра, перпендикулярной направлению распространения звукового сигнала, угол прихода отраженного сигнала изменится, например, на Q, что показано пунктиром на чертеже, и энергетический центр тяжести

пришедшего сигнала будет располагаться в точке F FO. Электроакустический преобразователь, обладающий свойствами обратимости, который далее поступает с выходов элементов преобразователя в устройство предварительной обработки 4, где он усиливается, отфильтровывается по частоте, и происходит сравнение амплитуды сигнала с различных элементов преобразователя, которое однозначно дает информацию о положении энергетического центра тяжести сигнала. Используя в качестве излучателя различные элементы ячеистой структуры, можно изменить направление посылки акустической волны, что позволяет определить полный вектор скорости и направление ветра,

АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА, в атмосфере путем посылки в исследуемую область акустического излучения и приема рассеянного, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения измерений, рассеянное излучение фокусируют, определяют энергетический центр тяжести сфокусированного излучения и по его положению судят об искомом параметре.