Способ приема акустических сигналов в атмосфере
Изобретение относится к атмосферной акустике и может найти применение в системах акустического эон- 1шрования при измерении параметров атмосферы, а также в системах пассивИзобретение относится к атмосферной акустике и может найти применение в системах акустического зондирования при измерении параметров атмосферы , а также в системах пассивной звукопеленгациио Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум при приеме акустических сигналов. На фиг. показаны экспериментальные .результаты -частотного расгтределения уровня внешнего шума; на фиг о 2 - схема реализации предлагаемого способа; на фиг, 3 - структурная схема примера реализации с использованием моностатического акустического локатора )1дя измерения скорости ветра. ной звукопеленгациИо Целью изобретения является увеличе1ше отношения сигнал/шум с принимаемых акустических сигналов. В способе посылают и принимают акустическое излучение, а высоту h плоскости приема над подстилающей поверхностью для частот приема больпшх, чем f К 5,уменьгаают на заданную величину для получения требуемого отношения S сигнал/ гаум. Дпя f fо плоскость приема размещают на h 0,5 м, где 5 - сопротивление текучести (параметр подстилающей noBepxHocTfi , f - частота принимаемого звука 3 ил. Прием осуществляют на приемную антенну 1 (см.фиг.2) акустического локатора, установленную на изменяющейся по высоте опоре 2 на подстилающей поверхности 3. При этом проводят полный цикл акустического эондирования атмосферы и, если принятый акустический сигнал слаб на фоне помехи внешних шумов, высоту плоскости приема антенны 1 уменьшают от ее первоначального значения Пр для частот приема f f „ К & , Гц, на величину ЛЬ, а для частот f f плоскость приема устанавливают на h 0,5 м, оценивая при этом достигаемое отношение S сигмал/пгум по формуле i а с со 4
СОЮЗ COBETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х
РЕСПУБЛИК (51)5 0 01 W 1 00
ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ
Н А STOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 + ((! — /!)ь l " (5 -1 — ) $ = 2018 (дг), E 1+ f (1 — -а-) (h - hg/ (5 -« — ) 1
Г е
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
Opal П(НТ СССР (46) 07.07.92.Бюл. 11 25 (21) 4009001/10 (22) 07.01.86 (71) Институт оптики атмосферы
СО AH СССР (72) Н.Н.Бочкарев и H.Ï.Êðàñíåíêî (53) 551.50! (088.8) (56) Патент СШЛ 11! 4143547, кл. С 01 W1/00,,1980. (54) СПОСОБ ПРИЕМА АКУС ГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 8 АТМОСФЕРЕ (57) Изобретение относится к атмосферной акустике и мотет найти применение н системах акустического зондирования при измерении параметрон ,атмосферы, а так ке в системах пассив!
Изобретение относится к атмосферной акустике и может найти применение в системах акустического зондирования при измерении параметров атмосферы, а также в системах пассивной эвукопеленгации.
Цель изобретения — увеличение отношения сигнал/шум при приеме акус тических сигналов.
На фиг.! показаны экспериментальные .результаты частотного распределения уровня внешнего шума; на фиг.2— схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 — структурная схема примера реализации с использованием моностатическогo акустического локатора ) ля измерения скорости ветра.
„„SU„„1494744 ной звукопеленгации. Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум с принимаемых акустических сигналон. Н способе посылают и принимают акустическое излучение, а высоту h плоскости приема над подстипающей поверхностью для частот приема больших, чем Г = К д,уменьШ шают на заданную величину для получения требуемого отношения $ сигнал/ шум. Для f < f, плоскость приема размещают íà h > 0,5 м, где д — сопротинление текучести (параметр подстилающей понерхности1, f — частота принимаемого звука. 3 ил.
Прием осуществляют на приемную антенну (см.фиг.2) акустического локатора, установленную на изменяющейся по высоте опоре 2 на подстилающей поверхности 3, При этом проводят полный цикл акустического зондирования атмосферы и, если принятый акустический сигнал слаб на фоне помехи внешних шумов, высоту плоскости приема антенны уменьшают от ее перноначального значения п для частот приема f ) f = К . 4, Гц, на величину ДЬ, а для частот f C fo плоскость приема устанавливают на
h 0,5 м, оцениная при этом достигаемое отношение $ сигнал/myN по Формуле
1494744 (t + ((1. — +)11,) .(5 f,/<)
S o 20 1fr, + ((! — — — )(ь — dh)) (5-f,/ ) (дБ), В качестве f подставляют значение несущей частоты акустического локяторя В Гц, Величина f » 1 О, cH /
/с I r) 8, Гц, причем о выра кают в единицах (г/см с) и информацию о ней считают априорной. Параметр измеряют контактными способами, например с помощью трубы
Кундтса или дистанционным способом по ослаблению приземной волны на трассе известной протяженности. Этот параметр характеризует в частности импедансные свойства подстилающей поверхности. 15
Сопоставление результатов моделирования с учетом турбулентности атмосферы и экспериментов указывает на то, что основная доля шумов поступает в приемник при малых относитель- 20 но горизонта углах. При расчетах дополнительного ослабления таких шумов необходимо учитывать в первую очеI редь ослабление, дфусловленное подстилающей поверхностью. Указанное ос- 35 лабление является основной причиной возникновения высотного распределения уроння внешних шумов (см.фиг,1), Соответстнующие зависимости по измерениям над поверхностью вспаханного поля (см, фиг.1а) и над поверхностью осушенного болота (см.фиг.1б), наприМер, при разных нысотах h приподнятого микрофона показывают, что с увеличением высоты расположения приемного ненаправленного микрофона над подстилающей поверхностьв уровень принимаемого внешнего шума возрастает на высоких частотах и уменьшается на низких. Это явление можно обьяснить влиянием импедансиых свойств подстилающей поверхности и наличием температурной рефракции.
В качестне примера конкретного осуществления рассмотрим работу вкус- <5 тического локатора (см,фиг.3) для измерения скорости нетра. После определения параметра О и вычисления величины f начинают зондирование.
Задающий генератор 4 вырабатывает импульс необходимой длительности, который через усилитель 5 и переключатель 6 прием-передача поступает на антенну 7, которая излучает импульс акустической энергии я зяданнун) Область пространства. Рассеянное ятмо(.ферой акустическое излучение попадает ня антенну 7 и через переключатель 6, антенный усилитель
8, аналогоцифровой преобразователь
9 н мини-ЭВМ 1О, например, типа
"Электроника-60 . Мини-ЭВМ производит расчет соотношения сигнал/шум, скорости ветра, точности измерения скорости ветра по заданным алгоритмам и выдает полученную информацию на цифропечатающее устройство 11.
Поскольку точность определения скорости ветра зависит от отношения сигнал/шум, при проведении цикла зондирования может оказаться,что эта точность не достигнута. тогда при
f ) 1 » высоту плоскости приема, . уменьшают на величину hh для получения требуемого увеличения отношения сигнал/шум. После этого зондирование повторяют снова.
Следует учитывать что эффект нысотного распределения внешнего шума обьясняется совместным действием явления приэемного ослабления звука, явления рассеяния звуковых волн и н меньшей мере явления температурной стратификации атмосферы. формула изобретения
Способ приема акустических сигналов в атмосфере, заключающийся н посыпке в заданную область атмосферы и приеме акустического излучения при помощи антенны, плоскость приема которой расположена на заданной высоте относительно подстилающей поверхности, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при приеме акустических сигналов, первоначальную высоту h» (м) плоскости приема антенны над подстилающей поверхностью для принимаемых сигналов с частотами 1 (Гц), большими значения f K . (Ãö), уменьшают на величину лй 1 4 -1 l 7 l> * М pi«ц5м где А — заланное сопротиВление текучести подстнлакщей пс верхностп, гlсм с, К - l f) (см /с / г), а для значений Г Г, плоскость приема антенны устапавлива т на высоте и лее 0,5 м оТ подстнламщей поверхности. 1494744 фиеЗ Составитель И.Яяхов Техред M.Äèäûê, «корректор С.йекмар Редактор Н.Федорова Заказ 28 18/ЛСП Тнрак Подписное ВНИИХИ Государственного комитета по изобретенинм и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Иосква, %-35 ° Раувскан наб., д. 4/5 Проявводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул. Гагарина,101
