Способ измерения эффективной поверхности рассеяния

 

Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: в способе измерения поверхности рассеяния (ЭПР) летающего объекта в полете, заключающемся в облучении объекта, одновременном измерении мощности излучаемого, принимаемого сигналов, дальности до объекта, определении ЭПР по уравнению дальности локации, дополнительно измеряют метеорологическую дальность видимости и одновременно с моментом облучения угол места объекта, причем измерения выполняют для ряда последовательно увеличивающихся дальностей, для каждого измерения определяют промежуточные ЭПР по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы, после чего определяют параметры А и В зависимости промежуточных ЭПР от дальности и рассчитывают ЭПР объекта по формуле с учетом параметров А и В. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям при летных испытаниях летающих объектов.

Известны способы измерения обратного отражения с помощью лазерного источника, состоящие в освещении части испытуемого объекта, фильтрации отраженного света и направлении его на вход фотометра, выходной электрический сигнал которого характеризует количество приходящего света.

Однако известные способы не могут быть использованы для определения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) летающего объекта в полете, так как не обеспечивают измерение дальности до объекта во время полета и не учитывают влияние атмосферы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ измерения ЭПР летающего объекта в полете, заключающийся в облучении объекта, одновременном измерении мощности излучаемого, принимаемого сигналов и дальности до объекта, определении ЭПР на основе уравнения дальности локации.

Однако известное техническое решение не может быть использовано для измерения ЭПР летающего объекта в полете в лазерном диапазоне длин волн, так как предназначено для измерения ЭПР объекта в радиодиапазоне длин волн, и поэтому предусматривает облучение объекта с помощью радиолокационной станции и не учитывает влияние атмосферы.

Цель изобретения обеспечение измерения ЭПР всей поверхности объекта в оптическом диапазоне длин волн.

Это достигается тем, что в известном способе измерения ЭПР летающего объекта в полете, заключающемся в облучении объекта, одновременном измерении мощности излучаемого, принимаемого сигналов и дальности до объекта, определении ЭПР по уравнению дальности локации, облучение объекта, измерение дальности, мощности принимаемого и излучаемого сигналов выполняют с помощью лазерного дальномера, дополнительно измеряют метеорологическую дальность видимости и одновременно с моментом облучения угол места объекта, причем измерения выполняют для ряда последовательно увеличивающихся дальностей, для каждого измерения определяют промежуточные ЭПР (S, м²) по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы, после чего определяют параметры И и в зависимости промежуточных ЭПР от дальности (D, м) по модели S (D) A·D²·(1 exp(-B²/D²)) и рассчитывают ЭПР объекта (S, м²) по формуле S A·B².

Необходимость выполнения измерений для ряда последовательно увеличивающихся дальностей диктуется требованием определения ЭПР всего объекта, а не малой его части, облучаемой лазерным излучением. Так как расходимость лазерного излучения составляет единицы угловых минут, для облучения всего объекта необходимы значительные дальности, такие, при которых мощность принимаемого сигнала будет недостаточной для регистрации. Поэтому производятся измерения по ряду последовательно увеличивающихся дальностей, для каждого измерения определяют промежуточные ЭПР по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы, после чего определяют параметры А и В зависимости промежуточных ЭПР от дальности и определяют ЭПР объекта по формуле S A·B².

На чертеже приведен график измеренных промежуточных ЭПР летающего объекта и аппроксимация измеренных промежуточных ЭПР функцией S (D) A·D²·(1- exp(-B²/D²)) с параметрами А 6,4·10^-6; B 6,201·10³ м ЭПР объекта, результаты измерений которого приведены на рисунке, составляет S A·B² 246,1 м².

Предлагаемый способ измерения ЭПР летающего объекта в полете реализован следующим образом.

Для облучения объекта, измерения мощности излучаемого и принимаемого сигналов, измерения дальности использовался импульсный лазерный дальномер, конструктивно совмещенный с кинотеодолитом. Угол места объекта измерялся кинотеодолитом. Перед началом летного эксперимента измерялась метеорологическая дальность видимости (V, км), которая составила 17 км. Используемый лазерный дальномер имел следующие основные технические характеристики: длина волны излучения λ = 1,064=мкм мощность излучаемого сигнала Р_изл 1 Мвт; угол расходимости излучения Θ = 1 мрад; апертура приемника излучения а 3,14·10^-2 м²); коэффициент пропускания оптики приемника τ_опт= 0,68. Объект, ЭПР которого измерялась, сбрасывался с самолета на последовательно увеличивающихся дальностях от кинотеодолита с лазерным дальномером, начиная с дальности D_min ≈ 1 км через 300 700 м до D_max ≈ 9,5 км, при которой мощность принимаемого сигнала ниже мощности внутренних шумов приемника лазерного дальномера, и поэтому не может быть зарегистрирована. При каждом сбросе объекта облучался с помощью лазерного дальномера, при этом измерялась дальность до объекта, его угол места, мощность излучаемого и принимаемого сигналов и по измеренным данным определялись промежуточные ЭПР по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы где S промежуточное значение ЭПР, м²; P_пр мощность принимаемого сигнала, Вт; Θ угол расходимости лазерного излучения, рад; D дальность до объекта, м; P_изл мощность излучаемого сигнала, Вт; а апертура приемника лазерного дальномера, м²; t_опт коэффициент пропускания оптики приемника; τ_атм коэффициент пропускания атмосферы.

Коэффициент τ_атм определяется через метеорологическую дальность видимости V, угол места Е объекта и дальность D до объекта по формуле

где V и D измеряются в км.

Полученные промежуточные ЭПР использовались для определения параметров зависимости S (D) A·D²·(1 exp(-B²/D²). Величина параметров составила: A 6,4·10^-6; B 6201 м. Величина ЭПР объекта определялась по формуле S A·B² и составила 246,1 м².

Погрешность полученного результата определяется в основном погрешностями измерения излучаемого и принимаемого сигналов и метеорологической дальности видимости и находится в пределах 20
Предлагаемый способ позволяет:
1. Обеспечить измерение эффективной поверхности рассеяния летающего объекта в полете в оптическом диапазоне длин волн.

2. Позволяет определить ЭПР объекта в условиях максимально приближенных к условиям применения испытуемых объектов. Это позволяет избежать дополнительных погрешностей, связанных с погрешностями используемых при расчете моделей о структуре и форме объекта.

Формула изобретения

Способ измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР), при котором объект облучают импульсным излучением, измеряют дальность от излучателя до объекта, мощность излучаемого и отраженного от объекта сигналов, находят ЭПР по уравнению дальности локации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения ЭПР всей поверхности объекта в оптическом диапазоне длин волн, дополнительно измеряют метеорологическую дальность видимости, в момент облучения объекта его угол места рассчитывают коэффициент пропускания атмосферы с учетом метеорологической дальности видимости, дальности от излучателя до объекта и угла места объекта, последовательно увеличивают дальность до объекта с выполнением всех выше указанных операций, находят ЭПР для каждой дальности от излучателя до объекта по уравнению дальности локации с учетом коэффициента пропускания атмосферы, аппроксимируют полученный ряд значений ЭПР эталонной зависимостью
S(D)=AD²(1-exp(-B²/D²)),
где D дальность от излучателя до объекта;
S(D) ЭПР для каждой дальности от излучателя до объекта;
A и B коэффциенты аппроксимации,
и ЭПР всей поверхности объекта находят из зависимости
S A · B².

РИСУНКИ

Рисунок 1