Способ измерения параметров морского волнения

 

Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может быть использовано для измерения в реальном масштабе времени параметров морского волнения, например с борта самолета. Устройство позволяет повысить информативность измерений.Измеритель содержит приемопередающее устройство 1, дополнительно введены приемное устройство 2 и устройство измерения временной задержки 3. Формирование зондирующего излучения, направленного вертикально на морскую поверхность, регистрация его в моменты зеркального отражения от поверхности в приемопередающем устройстве 1 и приемном устройстве 2, измерение времени между этими моментами позволяет вычислить текущую локальную кривизну морской поверхности и ее знак и тем самым повысить информативность измерений параметров морского волнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271517/24-10 (22) 29. 06. 87 . (46) 23.04 ..89. Бюл. N 15 (71) Институт океанологии им. П.П. Ширшова (72) А.В. Белинский, Б.Ф. Кельбалиханов и В.Ю. Маслов (53) 681.121.89 (088.8) (56) Захаров В.M., Костко О.К. Метеорологическая лазерная локация. — Л;:

Гидрометеоиздат, 1977, с. 156-163.

Быстров В.П., Володин В.В., Ломоносов А.M. и др. Тезисы докладов .

XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. Ч. 2

M.: МГУ, 1985, с..566 и 567. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЮРСКОГО ВОЛНЕНИЯ (57) Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может

„„SU„„1474467 А1 (51)4 С 01 С 13/00 быть использовано для измерения в ре альном масштабе времени параметров . . морского волнения например с борта самолета. Устройство позволяет повысить информативность измерений. Измеритель содержит приемопередающее устройство 1, дополнительно введены приемное устройство 2 и устройство

3 измерения временной задержки.

Формирование зондирующего излучения, направленного вертикально на морскую поверхность, регистрация его в моменты зеркального отражения от поверхности в приемопередающем устройстве 1 и приемном устройстве 2, измерение времени между этими моментами позволяет вычислить текущую локальную кривизну морской поверхности и ее знак и тем самым повысить информативность измерений параметров морского волнения ° 1 ил.

1474467

p = sin(eL/2)/A,t V

Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может быть использовано, например, для измерения в реальном масщтабе вре5 мени параметров морского волнения с борта самолета.

Цель изобретения — повышение информативности измерений.

На чертеже приведена схема аппаратурной реализации предлагаемого способа.

Схема содержит приемопередающее .устройство 1, приемное устройство

2 и устройство 3 измерения временной 15 задержки.

Измеритель, реализующий предлагаемый способ„ расположен, например, на борту самолета, летящего по известной трассе над морской поверх- 20 ностью с горизонтальной скоростью

Ч. Приемопередающее устройство 1 (оптические оси приемной и передающей систем совмещены) формирует узкий вертикальный пучок непрерывного из- 25 лучения, гармонически промодулированного по интенсивности и сфокусированного на морской поверхности.

Гармоническая амплитудная модуляция не только повышает помехозащищен- 30 ность, но и по измеренной разности фаз принимаемого и излучаемого пото.ков в моменты регистрации зеркально отражающих площадок позволяет определить высоты волн по расстоянию Н от системы 1 до бликующей точки поверхности. В приемной части устройства 1 регистрируются импульсы бликов, измеряется их интенсивность, расстояние до поверхности, как ука- 40 зано фазовым методом, количество импульсов на заданном отрезке трассы полета и моменты времени их регистрации.

Среднее количество зарегистриро- 45 ванных бликов на единицу длины траектории в зависимости от направления ., полета позволяет определить наиболее вероятный пространственный период зеркальных точек волн.

При полете на высоте. более 10 м амплитуда А принимаемых импульсов бликов несет информацию о модуле усредненной полной кривизны волн

Q = p p, где p — мгновенная главная кривизна поверхности в центре зондирующего пучка в направлении полета, а p, — кривизна во взаимно перпендикулярном направлении. При гауссовом профиле зондирующего пучка 0 h lo

/Ъ о 1 р У где, = 0,02 — коэффициент отражения поверхности при нормальном падении пучка; . — интенсивность зондирующего излучения в центре пучка на морской поверхности;

П вЂ” диаметр входного зрачка приемной системы;

Н вЂ” высота полета над точкой зондирования;

h — - прицельное расстояние от траектории движения центра пучка до зеркальной точки;

0 — радиус зондирующего пучка на поверхности.

Таким образом, измерение амплитуды с последующим ее усреднением позволяет извлечь информацию о среднеквадратичной полной кривизне. Кроме этого, производится регистрация бликов приемной системой 2 и измерение времени ht = t," t, где t„ и моменты времени приема одинаковых импульсов соответственно в первой и во второй по направлению движения точках платформы. Если освещенная область поверхности в момент приема блика имеет положительную кривизну (вогнутая), то импульс сначала придет в приемопередающую систему 1, а затем — в приемную систему 2 (Дt положительное), но если кривизна отрицательная, то наоборот.

Расстояние по горизонтали между двумя соседними точками поверхности, нормали которых составляют между собой угол К/2, .равно р з1п(с /2), причем рС равен углу между двумя точками наблюдения на платформе с вершиной в точке зеркального отражения поверхности. Тогда 0 определяется из выражения

Угол eL определяется жесткой геометрией системы (расстоянием Ь между системами 1 и 2, направлением оси зондирующего пучка) и измеряемой высотой Н. При вертикальном направлении зондирующего пучка, нормальном

L к отрезку L, о = arctg —.

1474467

Формула и з о б р е т е н и я

arct L/Н

sin(— — — — ) 2! gt Ч где L — расстояние между точками, в которых ведут прием импульсов;

Н вЂ” расстояние до морской поверхности.

Составитель Н. Суровцев

Редактор И. Дербак Техред Л.Сердюкова Корректор Э. Лончакова

Заказ 1882/38

Тираж 660

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101

Для исключения возможности регистрации задержки между импульсами, пришедшими в силу случайного совпадения из разных областей поверхности (например, при попадании двух sepкальных точек в освещенное пятно), необходимо предельно уменьшать размер а а также прописывать форму принимаемых системами 2 и 1 импульсов 10 и направлять их в коррелятор, расположенный в устройстве 3, которое измеряет задержку только между одинаковыми (т.е. пришедшими из одной зеркальной точки) импульсами. 15

Способ измерения параметров морского волнения, включающий формирова- 20 ние на движущейся по известной трассе с горизонтальной скоростью V платформе импульсного зондирующего излучения, направленного вертикально на морскую поверхность, фокусирование 25 его на поверхности, прием зеркально отраженных импульсов, измерение их числа, амплитуд с одновременным измерением расстояний до морской поверхности и обработку результатов, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, прием импульсов производят не менее, чем в двух разнесенных вдоль направления движения точках платформы, при приеме зеркально отраженных импульсов одновременно измеряют время а t между появлением в двух точках одинаковых импульсов, а при обработке результатов определяют текущую локальную кривизну Р морской поверхности из выражения