Устройство для измерения вариаций плотности атмосферы

Авторы патента:

Устройство относится к области использования космических лучей для наземного мониторинга вариаций плотности атмосферы и может применяться метеорологическими службами для прогноза атмосферных процессов. Сущность устройства заключается в следующем. Устройство включает в себя последовательно соединенные мюонный годоскоп, блок вычисления координат космических частиц, блок реконструкции треков, блок построения матрицы интенсивности потока частиц, блок преобразования матриц интенсивности в матрицу вариаций плотностей и блок представления информации. Блок построения матрицы интенсивности потока соединен общей шиной с блоком памяти. В частном случае блок построения матрицы интенсивности, блок преобразования матриц интенсивности в матрицу вариаций плотностей и блок памяти могут быть объединены и реализованы на базе компьютера, а в качестве блока представления информации могут быть использованы монитор или принтер, на который выводятся данные матриц интенсивности мюонов и матрицы вариаций плотностей атмосферы.

1 ил.

Известно устройство для определения состояния атмосферы (Патент RU 2128847, 10.04.1999), основанное на дистанционном, радиолокационном принципе. Устройство относится к радиолокационной метеорологии. Достигаемый технический результат - возможность обнаружения в атмосфере газовых примесей. Устройство включает в себя: последовательно соединенные синхронизатор, передатчик с блоком запуска, циркулятор и антенну с блоком управления, подключенные к выходу циркулятора, последовательно соединенные приемник, блок стробирования, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления коэффициента автокорреляции временной последовательности принятых отраженных радиолокационных сигналов, блок пороговой селекции по значению коэффициента автокорреляции, блок представления информации, связанный по второму входу с выходом блока вычисления коэффициента автокорреляции, в свою очередь связанного с блоком памяти и блоком управления, подключенным к антенне, выход которой заведен на циркулятор, а синхронизатор своим выходом связан также с блоком стробирования. Недостатком радиолокационной метеорологии является ограниченная дальность измерения в случае сильного облачного покрова, а так же чувствительность к естественным и искусственным радиошумам.

Известно устройство - аэрологический радиозонд (Патент RU 2162239, 20.01.2001). Устройство предназначено для измерения вертикального профиля метеовеличин атмосферы - температуры и влажности. Отличительная особенность этого решения - наличие блока преобразования нескольких метеорологических параметров в радиотелеметрические сигналы и блока передачи их по радиоканалу на наземную станцию сопровождения. Недостатком является фрагментарность данных во времени и в пространстве.

Технический результат полезной модели заключается в возможности измерения вариаций относительных плотностей атмосферы в режиме реального времени над территорией в тысячи квадратных километров. Указанный технический результат достигается за счет конструкции устройства, которая обеспечивает широкоугольную (до полусферы) регистрацию потока космических частиц, преобразование сигналов детектора в матрицы вариаций интенсивности потока и - на основе эффекта антикорреляции - получение матриц вариаций плотности атмосферы.

Сущность устройства поясняется схемой изображенной на фиг.1. Выходы от всех координатных плоскостей, из которых состоит мюонный годоскоп 1, последовательно соединены с блоком 2 вычисления координат частиц, пересекающих годоскоп, который в свою очередь соединен с блоком 3 реконструкции треков. Выход блока 3 соединен с входом блока 4 построения матрицы интенсивности. Блок 4 снабжен блоком памяти 5, причем блоки соединены общей шиной. Выход блока 4 соединен с входом блока 6 преобразования матриц интенсивности в матрицу вариаций плотностей. Блоки 4 и 6 соединены с блоком 7 представления информации. В частном случае блоки 4, 5,

6 могут быть объединены и реализованы на базе компьютера, а в качестве блока 7 могут быть использованы монитор или принтер, на который выводятся данные матриц интенсивности мюонов и матрицы вариаций плотностей атмосферы.

Устройство работает следующим образом. Блок 2 вычисления координат считывает данные о координатах сработавших плоскостей мюонного годоскопа 1 и передает их на блок 3 реконструкции треков. После чего реконструированные треки попадают в блок 4 построения матрицы интенсивности потока зарегистрированных частиц. В блоке 4 все треки частиц распределяются по определенным угловым интервалам. В результате формируется матрица интенсивности потока, представляющая собой двумерный массив, ячейки которого содержат количество треков, зарегистрированных в определенном интервале углов за единицу времени. В блоке 5 осуществляется хранение матриц интенсивности потока мюонов. Матрицы интенсивности потока мюонов поступают в блок 6, где преобразуются в матрицы относительных плотностей атмосферы. Матрицы вариаций плотностей атмосферы поступают на блок 7 представления информации, на котором можно уже прослеживать динамику изменения плотности.

Результаты, получение которых обеспечивает устройство, позволяют вести мониторинг плотности атмосферы и прогнозировать метеопроцессы на значительной территории.

1. Устройство для измерения вариаций плотности атмосферы, включающее в себя последовательно соединенные мюонный годоскоп, блок вычисления координат космических частиц, блок реконструкции треков, блок построения матрицы интенсивности потока частиц, блок преобразования матриц интенсивности в матрицу вариаций плотностей и блок представления информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок построения матрицы интенсивности потока снабжен блоком памяти.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что соединение блока построения матрицы интенсивности потока и блока памяти осуществляется общей шиной.

Устройство обработки радиолокационных сигналов с подавлением пассивных помех // 106815