Способ неконтактного измерения характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности Советский патент 1981 года по МПК G01C23/00 

(54) СПОСОБ НЕКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК. КОРОТКОВОЛНОВОЙ ЧАСТИ СПЕКТРА МОРСКОЙ Изобретение относится к океанографии и может быть использовано при дистанционных измерениях характеристик коротковолновой части спек тра морской поверхности (ряби), например, при изучении процессов вз имодействия атмосферы и океана. Известен способ неконтактного изм рения высоты морских волн, при кото ром морскую поверхность облучают в вертикальном направлении парами тонально-импульсных сигналов с разнесенными частотами, принимают рассеян ные морской поверхностью в обратном направлении импульсы и регистрируют функцию взаимной Частотной) корреляции амплитуд частотно-разнесенных импульсов с учетом, которой по соответствующей формуле определяют среднеквадратичную высоту волн ГП Недостатком известного способа является невозможность получения данных, относящихся к коротковолПОВЕРХНОСТИновой части спектра морской поверхности. Наиболее близким решением к изобретению является способ неконтактного измерения характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности, основанный на облучении морской поверхности в вертикальном направлении парами ультразвуковых импульсов, разнесенных по времени, приеме сигналов, рассеянных в обратном направлении, регистрации функций временной корреляции и коэффициента варианта амплитуд рассеянных сигналов, причем величина облучаемого участка морской поверхности меньше длины морской волны C2I. Однако для данного способа характерен недостаточный диапазон измеряемых характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности. . Цель изобретения - расширение числа измеряемых характеристик коротко

волновой части спектра морской поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу неконтактного измерения характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности, основанному на облучении морской поверхности в вертикаль НОМ направлении ультразвуковыми импульсами, приеме сигналов, рассеянных в обратном направлении, измерении коэффициента вариа1Ц1и амплитуд рассеянных сигналов, причем величина облучаейого участка морской поверхности меньше Длины морской волны, облучают морскую поверхность парами ультразвуковых импульсов,.разнесенных по частоте, регистрируют- функцию частотной корреляциии вычисляют характеристики коротковолновой спектра по формуле

.,

tlfST

Т оле(Ш

где С - скорость распространения излучения в среде; Af - частотный сдвиг; К(Д4)- функция частотной корреляции

Ч - коэффициент вариации ампли. туд рассеянных сигналов; .iu среднеквадратичная высота

неровностей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего способ неконтактного измерения характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности.

Устройство содержит приемно-излучающую систему 1, соединенную с входами коррелометра 2 и измерителя 3 коэффициента вариации, выходы которых соединены с соответствующими входами анализатора 4.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью остронаправленной приемно-излучающей системы 1, включающей излучатель и совмещенный с ним приемник формируют излучаемые пары импульсных частотно-разнесенных сигналов, которыми облучают в вертикальном направлении небольшую часть круп,ной волны (например линейный размер облученного участка 0,5 м) морской поверхности. Принятые приемником рассеянные сигналы подают на корр .лометр 2, измеряющий значения функЦии частотной корреляции амплитудных флуктуащ1й N(&f) при заданном частотном сдвиге uf, и на измеритель 3 коэффициента вариации {, . Результаты измерений N(&f) и подают на анализатор 4, определяющий среднеквадратичные высоты неровностей коротковолновой части спектра морской noBiepxHOCTH i согласно формуле

4/u

1где

N()

No(uf)ri)

o,H5(i

с скорость распространения излучения в среде (в воздухе или воде).

Физической основой измерения характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности при од новременном облучении небольшой части крупной морской волны (локальное облучение) является пространственная фильтрация, осуществляемая диаграммой направленности приемно-излучаю0 щей системы. Например, при измерении высоты неровностей поверхности функция частотной корреляции амп.питуд рассеянных сигналов определяется в соответствии с пространственной

5 фильтрацией не высотой крупных волн, а высотой неровностей, покрывающих облучаемый участок поверхности - неровностей ряби.

.Формула изобретения

Способ неконтактного измерения характеристик коротковолновой, части

спектра морской поверхности, основанный на облучении морской поверхности в вертикальном направлении ультразвуковыми импульсами, приеме сигналов, рассеянных в обратном направлении, измерении коэффициента вариации амплитуд рассеянных сигналов, причем величина облучаемого участка морской поверхности меньше длины морской волны, о тли ч а ю щи и с я -тем, что, с целью расширения числа измеряемых характеристик коротковолновой части спектра морской поверхности, облучают морскую поверхность парами ультразвуковых импульсов, разнесенных по частоте, регистрируют функцию чЫ отной корреляции и вычисляют xapaiEtteристики коротковолновой части спектра морской поверхности по формуле

где С - скорость распространения излучения в среде; bf - частотный сдвиг;

функция частотной корреляции; коэффициент вариации амплитуд

рассеянных сигналов; среднеквадратичная высота неровностей.

Источники {шформации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 412578, кл. G 01 S 9/66, 1974.

2.Авторское свидетельство Г,ССР

по заявке 2669282/23, кл. G Of S 9/66, Т978.

4