Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфере

 

Изобретение относится к радиолокации. Цель изобретения - повышение точности измерения. Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфере заключается в том. что излучают акустические импульсы с частотой (Os в двухнаправлениях с одинаковыми углами места и противоположными азимутами, излучают радиосигналы в том же направлении с частотой ft) и принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими импульсами, радиосигналы и определяют температуру и скорость ветра о атмосфере. Цель достигается тем, что модулируют излучаемые радиосигналы с частотой Q, связанной с частотой и; излучаемых радиосигналов и частотой акустических сигналоврсоотношениями Q«а)', Q = (Os-^г-~ ,2 LSгде Сз ~ скорость звука. Сс ~ скорость света, осуществляют путем радиосигналов, отраженных некогерентными рассеивателями. измеряют сдвиги частоты модуляции принятых радиосигналов относительно частоты Q, по которым производят определение температуры и скорости ветра в атмосфере. 1 ил.Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 S 13/95

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4702779/09 (22) 09.06.89 (46) 30.01.92, Бюл. М 4 (71) Институт прикладной физики АН СССР (72) А.Л. Фабрикант (53) 621.396.96(088.8) (56) Каллистратова M À., Кон AN. Радиоаку- стическое зондирование атмосферы. M,: Наука, 1985, с. 7, Авторское свидетельство СССР

N 1290881, кл. G 01 S 13/95, опублик.

15.12;88. (54) РАДИОАКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗMEPEHNR ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ

ВЕТРА В АТМОСФЕРЕ (57) Изобретение относится к радиолокации. Цель изобретения — повышение точности измерения. Радиоакустический способ измерения температуры и скорости ветра в атмосфере заключается в том, что излучают акустические импульсы с частотой а в двух

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для дистанционного измерения вертикальных профилей температуры и скорости ветра в атмосфере, содержащей аэрозоли (в частности, облака или туманы).

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже представлены траектории излучаемых радиолучей, волновые фронты звуковых импульсов, вдоль которых происходит сгущение концентрации частиц в облаке, а также структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

„„ Ж,, 1709263 А1 направлениях с одинаковыми углами места. и противоположными азимутами, излучают радиосигналы в том же направлении с частотой ши принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими импульсами, радиосигналы и определяют температуру и скорость ветра в атмосфере.

Цель достигается тем, что модулируют излучаемые радиосигналы с. частотой Q, связанной с частотой о.излучаемых радиосигналов и частотой акустических сигналов

Со соотношениями Q((co; Q =co, 2С, где Cs — скорость звука, С вЂ” скорость света, осуществляют путем радиосигйалов, отраженных некогерентными рассеивателями, иэмеряютсдвигичастоты модуляции приня- Я тых радиосигналов относительно частоты Q, по которым производят определение температуры и скорости ветра в атмосфере. 1 ил.

Устройство для осуществления способа содержит звуковой генератор 1, акустический излучатель 2, генератор 3 радиосигнала, модулятор 4, блок 5 переключения приемопередающей радиоантенны 6, приемник 7, блок 8 измерения частоты и вычислительный блок 9.

Сущность способа заключается в следующем.

Для измерения температуры и скорости ветра в атмосфере, содержащей некогерентные рассеиватели, например аэрозоли, облака, туманы, излучают акустический импульсный сигнал и радиосигнал в каждом из двух направлений с фиксированным уг1709263 лом места и противоположными азимутами, принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими сигналами, радиосигналы, интенсивность излучаемых радиосигналов. модули руют с частотой Q; связанной с частотой в излучаемых радиосигналов и частотой аЪ акустических сигналов соотношениями:

0«в, Со а 2Cs (2) где C> — скорость звука;

Со — скорость света, измеряют сдвиги частоты модуляции принятых радиосигналов относительно частоты модуляции (принятые радиосигналы обусловлены рассеянием излучаемого радиосигнала на некогерентных рассеивателях, концентрация которых промодулирована акустическим сигналом) и по измеренным сдвигам определяют температуру и скорость ветра в атмосфере.

Принимаемый радиосигнал оказывается модулированным с частотой Q+ ЛЦ, и, измеряя сдвиг частоты модуляции ЛЦ, можно найти скорость движения звукового импульса С =СО ЛЦ/2 Q . Производя наклонное зондирование поддвумя направлениями с противоположными азимутами, можно определить соответствующие скорости движения звуковой волны Cs+-C»+Usln а, где

U — проекция скорости ветра. на плоскость, образованную двумя зондирующими лучами (см. чертеж); C» — скорость звука в отсутствии ветра. В результате можно найти температуру и скорость ветра по формулам; QQAЯ

2slnа 4Qsinа

Излучение радиосигналов с достаточно малой длиной волны (см. условие (1)), например всантиметровом,,миллиметровом диапазонах длин волн, можно осуществлять с высокой направленностью. Это позволяет повысить разрешающую способность по углу и, следовательно, увеличить точность измерения температуры и скорости ветра, не создавая при этом .радиопомех в широко используемых радио- и телевизионных диапазонах. 8 то же время частота акустического сигнала и связанная с ней условием (2) 10

25

35 При этом диаграмма направленности РЛС оказывается ориентированной вдоль на40

55 частота модуляции радиосигнала могут быть достаточно произвольными, Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Звуковым генератором 1 формируют импульсный сигнал звуковой частоты в, и с помощью акустического излучателя 2 в атмосферу излучают два направленных под противоположными азимутами импульсных акустических сигнала. Генератором 3 радиосигнала формируют радиосигнал, который модулируют модулятором 4 с частотой Ои затем с помощью радиоантенны 6 излучают в атмосферу в том же направлении. что и один иэ звуковых сигналов.

С помощью радиоантенны 6 принимают радиосигнал, отраженный от облачных частиц, и подают на вход приемника 7. С выхода приемника 7 радиосигнал подают на вход блока 8 измерения частоты вместе с опорным сигналом от генератора 3. С помощью блока 8 измерения частоты измеряют доплеровский сдвиг частоты модуляции принятого отраженного радиосигнала относительно частоты модуляции излученного радиосигнала. С выхода блока 8 измерения частоты результат измерения доплеровского сдвига частоты модуляции подают на вычислительный блок 9.

После приема отраженного радиосигнала с помощью блока 5 переключения осуществляют переключение ориентации диаграммы направленности радиоантенны

6; изменяя знак азимута на противоположный и обеспечивая сохранение угла места. правления распространения другого звукового сигнала, После этого генератор 3 и модулятор 4 снова формируют радиосигнал, который через радиоантенну 6 излучается в направлении другого звукового сигнала.

Принимаемый отраженный радиосигнал поступает на приемник 7 и далее на блок 8 измерения частоты. измеряющий доплеровский сдвиг частоты Q модуляции. Результат этого измерения поступает на вычислительный блок 9, который по измеренным значениям частоты модуляции радиосигналов, принятых в двух направлЕниях с противоположными азимутами, вычисляет температуру и скорость ветра в атмосфере.

Повторяя процесс излучения и приема радиосигналов в соответствии с предлагаемым способом через заданные промежутки времени, можно определить вертикальные профили измеряемых величин.

Формула изобретения

Радиоакустический способ измерения . температуры и скорости ветра в атмосфере.

1709263

И((й), И=щ

Со

I

Ф

° ° с

Составитель 4. Кочин

Техред М.Моргентал

Редактор А. Огар

Корректор, M. Демчик

Заказ 424 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж 3S. Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 заключающийся в том, что излучают акустические импульсы с частотой в в двух направлениях с одинаковыми углами места и противоположными азимутами, излучают радиосигналы в том же направлении с частотой ши принимают отраженные от атмосферы, возмущенной акустическими импульсами, радиосигналы и определяют температуру и скорость ветра в атмосфере, о т л и ч,а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, модулируют излучаемые радиосигналы с частотой

Q, определяемой соотношениями. где C> — скорость звука;

5 Со — скорость света, осуществляют прием радиосигналов, отраженных некогерентными рассеивателями, измеряют сдвиги частоты модуляции принятых радиосигналов относительно

10 частоты И, по которым производят определение температуры и скорости ветра в атмосфере.