Способ акустического зондирования атмосферы
СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТЮСФЕРЫ путем посылки в исследуемую область атмосферы акустической энергии и приема отраженного эхо-сигнала, по допплеровскому сдвигу частоты которого судят об искомом атмосферном параметре, о тличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, прием отраженного эхо-сигнала от каждой исследуемой области атмосферы осуществляют в пределах телесного угла у , не превышающего телесный угол посылаемой акустической энергии и равного - (, где г - заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником1 Я - длина волны изучаемой акус (Л тической энергии.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
ОЭМ
РЕСПУБЛИК (1% (И) Эш 6 01е 1/00 =
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
П0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К. ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
y - pecans(. j, (21) 3530578/18-10 (22) 03.01.83 (46) 30.07.84.. Бюл.128 (72) Н.Н.Бочкарев и Н.П.Красненко (71) Институт оптики атмосферы
Томского филиала СО АН СССР (53) 551.508.5(088.8) (56) 1. Патент США -4143547, кл. G 01 % .1/06, 1979.
2. I.Ñ. Kaimal, D.Ñ.Haugen "An
accustic doppler sounder for measuring wind profiles in the lower
boundary Eauers".-Journ.Appl.Met., 1977, ч. 16, р. 1298-1305 (прототип). (54)(57) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТИОСФЕРЫ путем посылки в исследуемую область атмосферы акустической энергии и приема отраженного эхо-сигнала, по допплеровскому сдвигу частоты которого судят об искомом атмосферном параметре, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, прием отраженного эхо-сигнала от каж дой исследуемой области атмосферы осуществляют в пределах телесного угла, не превышающего телесный угол посылаемой акустической энергии и равного где г — заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником, — длина волны изучаемой акустической энергии.
5 1105847 2
45 чу-2 " 44 Х
Изобретение относится к технике измерений метеорологических параметров атмосферы и может быть использовано для дистанционного измерения скорости ветра. 5
Известен способ акустического зондирования атмосферы путем посылки в исследуемую обла"ть атмосферы акустической энергии и приема множеством приемников отраженного эхосигнала, по частотному сректру которого судят об искомом атмосферном параметре (11.
Однако в известном способе прием отраженного эхо-сигнала осуществляет-I5 ся не в оптимальных телесных углах приемников акустической энергии.
Наиболее близким к предлагаемому является способ акустического зондирования атмосферы путем посылки в ис-20 следуемую область атмосферы акустической энергии и приема отраженного эхо-сигнала, по допплеровскому сдвигу частоты которого судят об искомом атмосферном параметре (21. 25
Однако известный способ характеризуется невысокой точностью измерений из-за постоянного телесного угла приес ма акустической энергии, равного 16 .
Цель изобретения — увеличение точ-ЗО ности измерений.
Цель достигается тем, что согласно способу акустического зондирования атмосферы путем посылки в исследуемую область атмосферы акустической энергии
35 и приема отраженного эхо-сигнала, по допплеровскому сдвигу частоты которого судят об искомом атмосферном параметре, прием отраженного эхо-сигнала от каждой исследуемой области 4О атмосферы осуществляют в пределах телесного угла „3, не превышающего телесный угол посылаемой акустической энергии и равного где г — заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником, †.длина волны излучаемой акустической энергии.
Эхо-сигнал, принимаемый приемником акустической э.нергии от исследуемой области атмосферы, движущейся, напри.55
4 мер, со скоростью U имеет частоту A;., которая является суммой частоты излученного сигнала и частоты Доппле ра. Из-за того, что исследуемая область атмосферы, от которой происхо- дит рассеяние, имеет вполне определенные конкретные размеры, эхо-сигнал от каждой элементарной рассеивающего объема исследуемой области атмосферы имеет свой допплеровский сдвиг частоты. Последнее связано с тем, что радиус-вектор каждого элементарного рассеивающего объема из точки расположения приемника имеет свой угол с направлением движения среды U . В результате, в принятом эхо-сигнале от исследуемой области атмосферы, имеющей характерный размер, наблюдается изменение К, в пределах М, Оценка величиныЫ /р для рассматриваемого случая составляет где г — заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником; . — длина волны излччаемой акустической энергии.
Движение среды через исследуемый объем атмосферы приводит также к изменению характеристик среды в иссле1 дуемом объеме атмосферы с периодом порядка Lie. Это изменение характерис-. тик среды также обуславливает уширение спектра частот отраженного эхо-сигнала. Результирующее увеличение ширины спектра частот отраженного эхо-сигналадЪ составит
В ел ичи н а дЖ, я в ля я с ь функ ци ей имеет минимум при = t), Таким образом, существует оптимальный размер исследуемой области атмосферы, когда уширение частотного спектра отраженного эхо-сигнала будет минимальным. Соответствующий оптимальному размеру исследуемой области атмосферы телесный угол составляет
На чертеже приведена принципиальная схема устройства акустического зондирования.
Устройство содержит приемо-передающую антенну 1, представляющую собой решетку громкоговорителей, переключатель 2 числа громкоговорителей в решетке 2, переключатель прием"
Составитель В. Досов
Редактор Ю.Петрушко Техред Т. Маточка Корректор Г. Решетник
Заказ 5596/36 Тираж 711
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035-, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r-. Ужгород, ул. Проектная, 4
3, . 1105847 4 передача 3, передатчик 4, приемник громкоговорителей в решетке таким
5, систему регистрации 6. образом, чтобы обеспечить оптимальПередатчик 4 вырабатывает импульс ную величину телесного угла приема. частотыЮ, который через переключатели 3 и 2 поступает на антенну 1 g Таким образом, выбором оптимальнои излучается ею. Эхо-сигнал от ис- ro телесного угла приема отраженного следуемой области атмосферы принимает от исследуемой области атмосферы эхося решеткой громкоговорителей антен- сигнала обеспе-ивается повышение ны 1, причем переключатель 2 осущест- точности измерений атмосферных паравляет подключение дополнительных 10 метров.
