Способ определения сдвига ветра

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСпжЬЛИН

09) (111

О1 5 13/95

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3506968/40-23 (22) 29. 10.82 (46) 07. t1.84. Бюл. М - 41 (72) И.I0.Орлов и Б.С.Юрчак (71) Институт экспериментальной метеорологии (53),621.396.96(O88.8) (56) 1. Зайцева Н.А., Шляхов В.И.

Аэрология. Л., Гидрометеоиздат, 1978, с. 288.

2. Авторское свидетельство СССР й* 1008683, кл. G 01 5 13/95, 1982. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА

ВЕТРА, основанный на излучении вертикально в атмосферу акустического импульса синусоидальным заполнением, облучение возникающих под действием акустического импульса неоднороднос- тей среды непрерывными электромаг« нитными колебаниями с длиной волны, равной удвоенной длине волны акустических колебаний, приеме отраженных от неоднородностей среды электромагнитных колебаний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения сдвига вертикальной компоненты скорости ветра, последовательно излучают пару когерентных акустических импульсов с пространственным интервалом следования, равным нечетному числу четвертей длины волны электромагнитного излучения, измеряют мощность суммарного радиолокационного эхосигнала от пары акустических импульсов и находят сдвиг вертикальной компоненты скорости ветра по формуле б = — а есоб — -1)-Ь }° ак е о где 5> — сдвиг вертикальной компоненты скорости ветра, а вЂ, волновое число электромагнитного излучения, Ъ вЂ” длина волны электромагнитного излучения, Р - мощность принятого суммарного радиолокационного эхо- Я сигнала," — максимальная амплитуда суммарного радиолокационного эхосигнала при синфазном сложении электромагнитных д полей, рассеянных от пары е когерентных акустических импульсов

Яф

Ь (2п + 1) — начальный прост4 ранственный интервал следования акустических импульсов, л — временной интервал следования акустических импульсов.

1122986

Изобретение относится к метроло гии и может быть. использовано при метеобеспечении полетов летательных аппаратов для оперативного дистанционного определения сдвигов вертикальной компоненты скорости ветра в приземном слое BTMocAepbl в.районе взлетно-посадочных полос аэродромов.

Известны способы определения сдвигов ветра с помощью контактных 1О датчиков, установленных на метеомаМтах при привязных аэростатах.

Однако эти способы нельзя использовать для определения сдвигов на высотах, больших 50 м, поскольку 15 возведение вблизи взлетно-посадочных полос аэродромов сооружений с высотой более 50 м запрещено по технике безопасности.

При использовании радиозондирова- 20 ння или шаропилотных наблюдений удается получить данные о ветре лишь для высот более 200 м из-за трудностей слежения за радиозондом или шаром-пипотом в нижнем слое атмос- 25 феры. Кроме того, запуск радиозондов или шаров-пилотов приурочен к определенным срокам,и, следовательно, при этом не обеспечивается оперативное получение данных о ветре (lj . З0

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является радиоакустический способ определения сдвига ветра, основанный на зависимости предельной высоты Радиоакусти 35 ческого зондирования от величины модуля сдвига горизонтальной компонен-" ты скорости ветра. Способ основан на излучении вертикально .в атмосфе ру акустического импульса с синусоидальным заполнением, облучении возникающих под действием акустического импульса неоднородностей среды непрерывным электромагнитным излучением с длиной волны, равной удвоенной длине волны акустических

45 колебаний, приеме отраженного электромагнитного излучения, определения длительности эхосигнала и сравнении его с заранее определенной при отсутствии ветра дополнитель- 50 ностью эхосигнала (2J .

Недостаток известного способаневозможность определения сдвига вертикальной компоненты скорости ветра. . 55

Цель изобретения — определение сдвига вертикальной компоненты скорости ветра.

Цель достигается тем, что согласно способу определения сдвига ветра, основанному на излучении вертикально в атмосферу акустического импульса с синусоидальным заполнением, облучении возникающих под действием акустического импульса неоднородностей среды непрерывными электромагнитными колебаниями с длиной волны, равной удвоенной длине волны акустических колебаний, и приеме отраженных от неоднородностей среды электромагнитных колебаний, последовательно излучают пару когерентных акустических импульсов с пространственным интервалом следования, равным нечетному числу четвертей длины волны электромагнитного излучения, измеряют мощность принятого суммарного радиолокационного эхосигнала от пары акустических импульсов и определяют сдвиг вертикальной компоненты скорости ветра по формуле где G - сдвиг вертикальной компоненты скорости ветра, kg — волновое число электромагнитного излучения

Э е - длина волны электромагнитного излучения, - мощность принятого суммарного радиолокационного эхосигнала, — максимальная амплитуда суммарного радиолокационного эхосигнала прн синфазном сложении электромагнитных полей, рассеянных от пары когерентных акустических

Я импульсов о=фЬ 1)- начально пространственный е интервал следования акустических импульсов, ь - временной интервал следования акустических импульсов.

Способ основан на том, что при отражении непрерывного электромагнитного излучения одновременно от пары акустических импульсов. на приемной антенне радиолокатора происходит векторное сложение полей, рассеянных каждым акустическим импульсом. При расстоянии между двумя акустическими импульсамн, равном нечетному числу четвертей длины волны электромагнит.—

1122986 ного излучения, рассеянные от этих импульсов поля взаимно компенсируются. При распространении по трассе зондирования, скорость ветра вдоль которой постоянна, расстояние Ь

5 также постоянно и равно нечетному числу четвертей длины волны электромагнитного излучения. При этом суммарное электромагнитное поле на входе приемника радиолокацион- 1О ной станции постоянно равно нулю.

При наличии сдвига вертикальной компоненты скорости ветра расстояние

Ь между парой акустических импульсов

15 изменяется, условие g = — (2n + 1) . нарушается, и происходит неполная компенсация электромагнитных полей, рассеянных от акустических импульсов. На входе приемника появляется сигнал определенной амплитуды, зависящей от значения 6, и, следовательно, от значения сдвига вертикальной компоненты скорости ветра. Таким образом, амплитуда суммарного эхосигнала зависит от значения сдвига вертикальной компоненты скорости ветра.

Коэффициент П равен максимальной амплитуде эхосигнала при синфазном ЗО сложении электромагнитных полей, рассеянных от пары акустических импульсов, и может быть определен перед проведением измерений в процессе калибровки. 35

Поскольку при измерениях сдвига вертикальной компоненты скорости ветра предлагаемым способом не нужно определять скорость распространения акустического импульса, то при 40 менение допплеровского радиолокатора не обязательно и можно применять более простой и дешевый некогерентный радиолокатор.

На чертеже показана схема уста- . 45 новки, реализующей предлагаемый способ.

Установка содержит акустический излучатель 1, передатчик 2 радиолокационной станции„ приемник 3 радио" 50 локационной станции, измеритель 4 мощности радиолокационного эхосигиала.

29 е "е е волновое число электромагнитного излучения длина волны электромагнитного излучения, измеренная мощность эхоснгнала, заранее определенный постоянный коэффициент, he

Ьо- - (2 Я 1) — ннчвпмщй -пРостРанственный интервал следования пары акустических импульсов, л — временной интервал следования пары акустических импульсов.

Изобретение позволяет определять не только профили температуры, но и сдвиг вертикальной компоненты скорос-. ти ветра.

Измерение сдвига вертикальной компоненты скорости ветра предлагаемым способом производится следующим образом.

При помощи когерентного акустического излучателя 1 последовательно излучают вертикально вверх пару когерентных акустических импульсов с синусоидальным заполнением с расстоянием между ними в пространстве Ь

- Ье (2п + 1) где Π— целое чис4 ло1 :3y длина волны электромагнитного, излучения. При помощи передатчика

2 радиолокационной станции облучают распространяющиеся в атмосфере акустические импульсы непрерывным электромагнитным излучением. Прини- мают отраженный от пары акустических импульсов суммарный эхосигнал приемником 3 радиолокационной станции, измеряют мощность Р эхосигнала с помощью измерителя 4 мощности, подключенного к выходу приемника радиолокатора, вычисляют сдвиг вертикальной компоненты скорости ветра по формуле

1122986

Составитель О.Яковлева

Техред Т,Маточка Корректор М,Максимишинец

Редактор P.ttèöèêà

Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8133/37 Тираж 710 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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