Способ акустического зондированияприземного слоя атмосферы и устройстводля его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советскик

Социалистических

Республик ()834652

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.07.79 (21) 2791062/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

G01 W 1/06

G 01 P 5/00

Государственный комитет

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 10.06.81 (53) УДК 551.501. .7 (088.8) IIo делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. И. Сидоров и В. И. Сидько (71) Заявитель

Харьковский институт радиоэлектроники . (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области метеорологии и предназначается для дистанционного исследования приземного слоя атмосферы методом акустической локации.

Известен способ дистанционного зондирования приземного слоя атмосферы акустическими колебаниями, включающий направленное излучение, прием и регистрацию акустических колебаний, осуществление которого обеспечивается акустическим локатором, содержащим приемо-передающую антенну, коммутатор прием-передача, передатчик, приемник и регистрирующее устройство (1).

Однако в таких системах излучаемая мощность акустических колебаний, а следовательно и дальность действия локатора, ограничены максимально возможной мощностью излучения громкоговорителя.

Наиболее близким к предлагаемому являются системы акустического зондирования, в которых направленное излучение и прием акустических колебаний производят в узкий телесный угол, одинаковый как в режиме излучения так и приема, осуществление которого обеспечивается акустическим локатором, содержащим приемо-пере2 дающую антенну, соединенную с коммутатором прием-передача, передатчик, приемник, регистрирующее устройство. Акустический локатор излучает вертикально вверх звуковые импульсы акустической антенной, составленной из 100 мощных громкоговорителей, MQIIIHocTblo 50 Вт каждый.

Рассеянные эхо-сигналы принимают той же. антенной, переключаемой на прием с помощью коммутатора прием-передача, усиливают в приемнике и записывают регистрирующим устройством, синхронизирующим работу всей системы.

Таким образом получают пространственно-временные записи структур атмосферы до высот порядка 3 км в благоприятных метеорологических условиях (2).

I5 Однако, существующий способ акустического зондирования атмосферы и устройство для его реализации не позволяют обеспечивать надежный прием эхо-сигналов с хорошей пространственной разрешающей способностью в большом диапазоне высот. Это обусловлено тем, что в реальной обстановке происходит уменьшение принимаемой мощности эхо-сигнала из-за рассогласования диаграммы направленности антенны в ре834652

1О

Формула изобретения схема акустического локатора для осуществления способа акустического зондиро- 45 вания приземного слоя атмосферы.

55 жиме приема с поперечным размером рассеивающего объема, образованного излучаемым звуковым импульсом в режиме передачи. Рассогласование диаграммы направленности антенны характеризуется угловым смещением центра рассеивающего объема, причиной появления которого является наличие горизонтальной составляющей скорости ветра, вызывающего

«выдувание» рассеивающего объема. Угловое смещение центра рассеивающего объема может быть оценено по формуле сС = и

= arctg 2г6, где V — горизонтальная составляющая скорости ветра; С вЂ” скорость звука. Так, например, при значениях скорости ветра от 1 м/с до 20 м/с угловое смещение рассеивающего объема изменяется от 1 до 7 .

Таким образом, в системах акустического зондирования атмосферы для обеспечения надежного приема эхо-сигналов в реальной обстановке, ширина диаграммы направленности должна быть не уже 10 — 15 . Возникшее противоречение не позволяет увеличить дальность действия акустического локатора за счет повышения направленности излучения и обусловливает низкую пространственную разрешающую способность.

Цель изобретения — повышение пространственной разрешающей способности без . снижения дальности действия.

Цель достигается тем, что при реализации способа прием эхо-сигналов, осуществляют в телесном угле, превышающем телесный угол излучения на величину, равную 2 argtg, где V — предполагаемое о значение горизонтальной составляющей скорости ветра, а С вЂ” скорость звука.

При этом устройство для осуществления способа снабжено датчиком горизонтальной составляющей скорости ветра, соединенным с ним переключателем числа громкоговорителей антенны, включенным между антенной и коммутатором прием-передача.

На чертеже . представлена структурная

В предлагаемом способе направленное излучение акустияеских колебаний в узкий телесный угол осуществляют путем группирова ьия большого количества громкоговорителей, образующих антенну с такой эффективной поверхностью, которая обеспечивает требуемую мощность излучения и пространственную разрешающую способность. Прием рассеянных в атмосфере эхосигналов осуществляют в телесном угле на

2 arctg — — шире, чем в режиме передачи, 2Ю причем расширение диаграммы направленности антенны в режиме приема производят пропорционально среднему значению

Зо

40 горизонтальной составляющей скорости ветра.

Таким образом, рассеивающий объем под действием горизонтальной составляющей скорости ветра не выходит за пределы ширины диаграммы направленности антенны в режиме приема и рассеянная энергия и4злученного импульса будет полностью принята, что позволяет повысить пространственную разрешающую способность без снижения дальности действия.

Устройство для осуществления способа акустического зондирования содержит прием-передающую антенну 1, управляемый переключатель 2 количества громкоговорителей, датчик 3 среднего значения горизонтальной составляющей скорости ветра, коммутатор 4 прием-передача, передатчик

5, приемник 6, устройство регистрации.

Устройство работает следующим образом.

В режиме передачи коммутатор 4 приемпередача на время передачи закрывает вход приемника 6 и одновременно подключает передатчик 5 к приемо-передающей антенне 1.

В режиме приема коммутатор прием-передача 4 отключает передатчик 5 от приемопередающей антенны, открывает вход приемника 6 и подключает его к управляемому переключателю количества громкоговорителей 2.

Сигнал с датчика 3 среднего значения горизонтальной составляющей скорости ветра поступает на управляемый переключатель количества громкоговорителей 2, который подключает к приемнику 6 такое количество громкоговорителей, при котором ширина диаграммы направленности приемопередаюшей антенны 1 на 2 arctg g шире, чем в режиме передачи. Принятые эхо-сигналы усиливаются в приемнике 6 и записываются в устройстве регистрации, синхронизирующем работу всей системы.

1. Способ акустического зондирования приземного слоя атмосферы путем направленного излучения в исследуемую область акустических колебаний, приема и регистрации эхо-сигналов, отличающийся тем, что с целью повышения пространственной разрешающей способноати, прием эхо-сигналов осуществляют в телесном угле, превышающем телесный угол излучения на величину, равную 2 arctg —, где V — пред2Ю полагаемое значение горизонтальной составляющей скорости ветра, а С вЂ” скорость звука.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее приемо-передающую антенну с громкоговорителями, передатчик и приемник, связанные с антенной через коммутатор прием-передача, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком го834652

Составитель С. Непомнящая

Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 732 Подепнсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е.,Лушникова

Заказ 4049/73

5 ризонтальной составляющей скорости ветра и соединенным с ним переключателем числа громкоговорителей, включенным между антенной и коммутатором прием-передача.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Макаллистер Л., Поллард Д., Махони А., Шоу П. Акустическое зондирование— новый метод исследования строения атмосферы. ТИИЭР, 1969, т. 57, № 4, с. 231—

239.

2. Parry Н. Деап. Sonders Melvin 9 Ъ

Jensen Hans P. Operational application

of а риге acourtic Sounding System «5. Арр!

Meteorol». 1975, 14, № 1, с. 67 — 77 (прототип) .