Радиометр для измерения влажности в верхних слоях атмосферы

 

Изобретение относится к технике дистанционного зондирования метеорологических параметров атмосферы, может быть использовано для измерения содержания водяного пара в атмосфере и позволяет повысить точность измерения влажности в верхних слоях атмосферы. Радиометр содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор, смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, первый и второй синхронные детекторы, а также первый и второй генераторы опорных частот, генератор шума, через аттенюатор подключенный к второму входу коммутатора, и третий синхронный детектор, через интегратор соединенный с управляющим входом аттенюатора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G. 01 R 29/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СОИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3836278/24-63. (22) 26. 12. 84 (46) 30.03.90. Бюл. Р 12 . (71) Государственный научно-исследовательский центр изучения природных ресурсов (72) А.Ю.Прозоровский (53) 551.508.57(088.8) (56) Известия Главной астрономической обсерватории в Пулкове, том XXI, вып. 5, Р 164, Радиоастрономия. — Л.

Изд-во ГАО, 1960, с. 128-129. (54) РАДИОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ В ВЕРХНИХ СЛОЯХ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к технике дистанционного зондирования метеорологических параметров атмосферы, моИзобретение относится к технике дистанционного зондирования метеорологических параметров атмосферы и может быть использовано,для измерения содержания водяного пара в стратосфере.

Цель изобретения — повышение точности измерения влажности в верхних слоях атмосферы, На фиг.1 представлена функциональная блок-схема радиометра для измерения влажности в верхних слоях атмосферы; на фиг.2 — зависимость коэффициента пропускания солнечной радиации от частоты.

Ридиометр содержит. последовательно соединенные антенну 1, коммутатор 2, смеситель 3, усилитель 4 промежуточной частоты (УПЧ), амплитудный деÄÄSUÄÄ 1553924 А 1

2. жет быть использовано для измерения содержания водяного пара в атмосфере и позволяет повысить точность измерения влажности в верхних слоях атмосферы, Радиометр содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор, смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, первый н второй синхронные детекторы, а также первый и второй генераторы опорных частот, генератор шума, через аттенюатор подключенный к второму входу коммутатора, и третий синхронный детектор, через интегратор соединенный с управляющим входом аттенюатора.

2 ил. тектор 5 (АД), усилитель 6 нижних частот (УНЧ), первьй синхронный де» тектор 7, второй синхронный детектор

8, а также последовательную цепь из третьего синхронного детектора -9, САР подключенного к УНЧ 6, интегратора 10, и аттенюатора 11, выход которого под- 1<Я ключен к второму входу коммутатора 2. ф

Кроме того, радиометр включает первый генератор 12 опорной частоты,. выход которого подключен к синхронному детектору 7 и ко входу гетеродина 13, выход которого связан со вторым входом смесителя З,-и второй re < 4 нератор 14 опорной частоты, выходы которого соединены со вторым входом синхронного детектора 8. и со вторым входом синхронного детектрра 9, а также генератор 15 шума, выход кото1553924 рого подключен к сигнальному входу аттенюатора 11.

Ус тр ой с т в о р аб о т а е т сл едующим образом.

Генератор 14 опорной частоты Аор5 мирует низкочастотный периодический сигнал, которым управляется коммутатор 2. При этом вход смесителя 3 периодически подключается или к выходу антенны 1, или к выходу аттенюатора

11. Длительность интервала времени, в течение которого на вход смесителя 3 поступает сигнал,с выхода антенны 1, равна длительности интервала

15 времени, в течение которого сигнал поступает с выхода вттенюатора 11.

Солнечная радиация, равномерно распределенная в широком диапазоне частот, проходя через толщу атмосфе20 ры, частично поглощается парами воды в окрестностях частоты f = 22,235 ГГу, образуя линию. поглощения, Зависимость коэффициента пропускания Т от частоты f вблизи линии поглощейия показана на фиг.2.

В интервале времени, в течение которого антенна 1 связана со смесителем 3, узкополосный УПЧ 4 из входного сигнала выделяет сигнал в полосе частот df (фиг.2) с помощью генератора

12 опорной частоты частота гетеродина 13 периодически с частотой F. из1. меняется на величину Е . За счет изменения частоты гетеродина 13 изменяется и частота принимаемого теплового 35 излучения. На выходе амплитудного детектора 5 формируется сигнал, посто- янная составляющая которого пропорциональна мощности входного излучения солнечной радиации,. а переменная сос- 40 тавляющая представляет собой гармоническую функцию с частотой F . .амФ плитуда которой определяется. разнос тью коэффициентов пропускания в центре линии поглощения и на ее крыле. 45

Этот сигнал усиливается в УНЧ 6:и подается на вход синхронного детектора

7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода генератора 12. В ре- . зультате на выходе синхронного, детек- 50 тора 7 формируется сигнал, характеризующий разность коэффициентов пропускания атмосферы в центре линии поглощения на ее крыле".

f,+И И» + + м

55 где Т (f) — спектральная плотность мощности входного сигнала.

Однако, в реальном устройстве на величину сигнала, формируемого детектором 7 оказывает влияние частот ная зависимость коэфАициента пропускания любого элемента волноводного тракта и смесителя (см. фиг.2), что приводит к появлению ошибочного сигнала U g = U, + U„, Для устранения этой ошибки коммутатором 2 к входу смесителя 3 периодически с частотой

F подключается выход .аттенюатора 11, вход которого соединен с выходом генератора 15 шума, формирующего сиг-. нал, спектр частот которого равномерен в диапазоне частот fо †: f + f

В интервале времени, в котором к входу смесителя 3 коммутатором 2 подключен аттенюатор 11, на выходе амплитудного детектора 5 формируется сигнал, постоянная составляющая которого пропорциональна мощности шума, а переменная составляющая зависит от частотной неравномерности волноводного тракта. Этот сигнал также поступа-. ет на вход УНЧ 6.

Сигналы, формируемые благодаря приему солнечной радиации и подключению ко входу смесителя источника шума, с выхода УНЧ 6 поступают на синхронный детектор 9, на второй вход которого подается сигнал от генератора 14. Тем самым на выходе синхронного детектора 9 формируется сигнал, пропорциональный разности уровней пбстоянньгх составляющих мощностей солнеЧной радиации и шума. Разностный сигнал интегрируется интегратором 10 и поступает на управляющий вход аттенюатора 11. При этом изменение коэффициента подавления сигнала в аттенюаторе 11 происходит до тех пор, пока мощность солнечной радиации и мощность шума не станут равны между собой. Переменная составляющая, формируемая на выходе УНЧ 6 в, интервале времени, когда вход смесителя 3 подключен к выходу аттенюатора 11,.поз воляет получить на выходе синхронного детектора 7 сигнал U>. Таким об- .

I разом, когда коммутатор 2 подключен на выход антенны 1, на выходе синхронного детекторе 7 формируется сигнал П = U„. + U» а когда коммутатор

2 переключен на аттенюатор 11 — формируется сигнал Ul =- П„. Эти сигнальг

1553924 поступают на вхоД синхронного детектора 8, на выходе которого формируется сигнал 03 + который не зависит от частотной неравномерности волноводного тракта.

Формула изобретения

Радиометр для измерения влажности в верхних слоях; атмосферы, содержа- . щий последовательно соединенные антенну, коммутатор, смеситель, .усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, усилитель низких частот, первый и второй синхронные детекторы, первый генератор опорной частоты, выход которого подключен к второму входу первого, синхронного детектора, второй генератор опорной частоты, выход которого подключен к второму входу, второго синхронного детектора и гетеродин, выход которого подключен к второму входу смесителя, отличающийся тем, что, с

5 целью повышения. точности измерения влажности в верхних слоях атмосферы, введены третий синхронный детектор, интегратор, генератор шума и аттенюатор, причем аттенюатор включен между выходом генератора шума и вторым входом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом второго генератора опорной частоты, третий синхронный детектор и интегратор вкцючены .последовательно между выхо» дом усилителя низких частот и управляющим входом аттенюатора, выход первого генератора опорной частоты подключен к управляющему входу гетерорО дина, а выход второго генератора опорной частоты подключен к второму входу третьего синхронного детектора.

1553924

Составитель И.Горелова

Техред А,Кравчук Корректор 3.Лойчакова

Редактор Л.Пчолинская

Тираж 551

Заказ 455 Подписное

3НКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

° t»

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул, Гагарина, 101