DE3608692C1

DE3608692C1 - Device for remote measurement (telemetry) of meteorological data in the atmosphere

Info

Publication number: DE3608692C1
Application number: DE19863608692
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mueller
Original assignee: Justus Rosenhagen Dr GmbH
Current assignee: Justus Rosenhagen Dr GmbH
Priority date: 1986-03-15
Filing date: 1986-03-15
Publication date: 1987-05-21

Abstract

The invention relates to a device for remote measurement (telemetry) of meteorological data in the atmosphere. Use is made, in particular, of the Doppler effect in order to measure wind vectors. The device consists of an acoustic antenna having at least one electroacoustic transducer and of a shield. The antenna, which is operated in a clock fashion as a transmitter, is used to transmit sound pulses in a directional fashion into the respective measurement region, and the signals reflected from the measurement region are picked up by the antenna, operating as a receiver between the transmission clock pulses, and analysed in order to determine the relevant data. In order, above all, to achieve a relatively low overall height for the device, the axis of the antenna and the axis of the shield intersect at an angle, and there is mounted at the point of intersection of these two axes a reflector which for the purpose of setting different zenith and azimuth angles can be adjusted at least about two axes which are at an angle to one another and extend through the aforementioned point of intersection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fernmessen von meteorologischen Daten in der Atmosphäre, insbesondere zum Messen von Windvektoren unter Auswertung des Doppler-Effektes, bestehend aus einer akustischen Antenne mit zumindest einem elektroakustischen Wandler und aus einer Schirmung, wobei mit der taktweise als Sender betriebenen Antenne Schallimpulse gerichtet in das jeweilige Meßgebiet gesendet und die aus dem Meßgebiet reflektierten Signale von der zwischen den Sendetakten als Empfänger arbeitenden Antenne aufgenommen und zur Bestimmung der betreffenden Daten analysiert werden.The invention relates to a device for remote measurement of meteorological data in the atmosphere, in particular for measuring wind vectors by evaluating the Doppler effect, consisting of an acoustic antenna with at least one electroacoustic transducer and out a shield, being operated with the cyclically as a transmitter Antenna sound impulses directed into the respective Measurement area sent and those reflected from the measurement area Signals from between the transmit clocks as receivers working antenna recorded and to determine the relevant Data to be analyzed.

Bei solchen Einrichtungen wird nach dem sogenannten SODAR-Prinzip (Sonic Detection and Ranging) gearbeitet, das mit dem Echolot-Verfahren vergleichbar ist. Beim SODAR werden mit akustischen Spezialantennen Schallimpulse auf das vorgesehene Meßgebiet in der Atmosphäre gerichtet und die aus dem Meßgebiet reflektierten Echosignale ausgewertet, um hieraus mit entsprechenden Signalanalyseverfahren verschiedene meteorologische Daten und Parameter abzuleiten. In such facilities, the so-called SODAR principle (Sonic Detection and Ranging) worked with is comparable to the sounder method. At SODAR with special acoustic antennas sound impulses to the intended Measuring area directed in the atmosphere and out echo signals reflected in the measurement area are evaluated in order to different ones with appropriate signal analysis methods derive meteorological data and parameters.

Reflexionen der Sendeimpulse bzw. Echosignale treten aufgrund von Inhomogenitäten in der Luft auf. Falls sich eine solche Inhomogenität im Meßgebiet in Richtung des Schallstrahles oder entgegengesetzt gerichtet ändert, wird sich wegen des Doppler-Effektes eine Frequenzänderung zu niedrigeren oder höheren Werten einstellen. Hieraus kann man dann mit einem Rechner den Wind bzw. eine Windkomponente nach Stärke und Richtung als Windkonvektor bestimmen. Dabei beinhaltet das reflektierte Signal natürlich nur eine Aussage über die radiale Windkomponente in Meßrichtung, so daß man aus dieser Aussage und den bekannten Daten der jeweiligen Antennenposition eine Umrechnung auf beispielsweise in horizontaler Ebene liegende Windkomponenten durchführen und mit den berechneten Daten schließlich auch die Art und Lage von Windfeldern bestimmen kann.Reflections of the transmission pulses or echo signals occur of inhomogeneities in the air. If there is one such inhomogeneity in the measurement area in the direction of the sound beam or changes in the opposite direction will change because of the Doppler effect, a frequency change to lower or higher values. From this you can then the wind or a wind component with a computer determine as strength and direction as a wind convector. Here the reflected signal naturally only contains one statement about the radial wind component in the measuring direction, see above that from this statement and the known data of the respective Antenna position a conversion to, for example Carry out wind components lying in a horizontal plane and finally with the calculated data Can determine the type and location of wind fields.

Außerdem gibt das Verhältnis der Intensität und der spektralen Verteilung des Sendesignales im Vergleich zum Empfangssignal Informationen über Turbulenzen und deren Dichte in der Atmosphäre, so daß man auch aus solchen Meßwerten Turbulenzfelder, atmosphärische Dichteschichtungen aufgrund von Abgasfahnen und dergleichen ermitteln kann. Deshalb hat das SODAR-Meßverfahren über den wissenschaftlichen Bereich hinaus auch auf vielen anderen Gebieten praktische Anwendung gefunden. So werden beispielsweise SODAR-Meßsysteme an Flugplätzen zur Bestimmung von Windfeldern oder auch an Kraftwerken und anderen Industrieanlagen zur Messung von Schadstoffemission und dergleichen installiert.It also gives the ratio of intensity and spectral Distribution of the transmission signal compared to Receive signal Information about turbulence and its Density in the atmosphere, so that you can also from such measurements Turbulence fields, atmospheric density layers can determine due to exhaust plumes and the like. Therefore, the SODAR measuring method has the scientific Area beyond in many other areas found practical application. For example SODAR measuring systems at airfields for the determination of wind fields or also at power plants and other industrial plants for measuring pollutant emissions and the like Installed.

Im Vergleich zu multistatischen Meßeinrichtungen mit räumlich weit voneinander getrennt angeordneten Sendern und Empfängern (DE-OS 28 31 903) hat eine monostatische Einrichtung, bei der sich die Sender und Empfänger am gleichen Ort befinden, einige Vorteile, und zwar u. a. die Möglichkeit eines mobilen Einsatzes und ein verhältnismäßig geringer Platzbedarf. Es hat sich aber gezeigt, daß selbst solche wenig voluminösen Einrichtungen für einige Anwendungsfälle nicht geeignet sind, da sie sich vor allem wegen einer zu großen Bauhöhe nicht überall unterbringen lassen. Dies gilt speziell dann, wenn für eine dreidimensionale Messung wie bisher beispielsweise drei Antennen in Kombination zur Anwendung kommen, die außerdem noch eine genaue Justierung im Bezug auf die Nullstellung erfordern. Man kann aber bei den bisher bekannten Einrichtungen die Baugröße natürlich nicht beliebig weit reduzieren, weil insofern die erforderliche Schirmung Grenzen setzen wird. Außerdem würden sich voraussichtlich nicht mehrere leistungsstarke Wandler in der Antenne unterbringen lassen, sondern nur kleinbauende Wandler, die nicht die gewünschte Leistung bringen werden.Compared to multistatic measuring devices with spatially separated transmitters and receivers (DE-OS 28 31 903) has a monostatic Facility where the sender and receiver are on location, some advantages, including a. the possibility of mobile use and a proportionate little need for space. But it has been shown that even such low-volume facilities for some use cases are not suitable as they are mainly because of a too high overall height to accommodate. This is especially true if for a three-dimensional measurement as before, for example three antennas are used in combination, the also a precise adjustment in relation to the Require zeroing. But you can with the so far known facilities of course not arbitrarily reduce far because the necessary Shielding will set limits. It would also be expected not several powerful converters in let the antenna accommodate, but only small ones Converters that will not perform as intended.

Dementsprechend soll eine einfache und kostengünstig herstellbare Fernmeß-Einrichtung vorgeschlagen werden, die vor allem durch eine geringe Bauhöhe bei dennoch guter Meßleistung gekennzeichnet ist. Weiterhin soll eine besonders vorteilhafte Betriebsweise für den oder die Wandler zwecks Erzielung einer hohen Sendeleistung angegeben werden.Accordingly, a simple and inexpensive to produce Telemetry facility may be proposed mainly due to a low overall height with a good one Measuring performance is marked. Furthermore, one is said to be special advantageous mode of operation for the Transducer specified in order to achieve a high transmission power will.

Ausgehend von der eingangs erwähnten Einrichtung wird diese zur Lösung der vorerwähnten Aufgabe so ausgebildet, daß sich die Antennenachse und die Achse der Schirmung unter einem Winkel schneiden und daß im Schnittpunkt dieser beiden Achsen ein Reflektor gelagert ist, der zumindest um zwei im Winkel zueinander stehende, durch den erwähnten Schnittpunkt verlaufende Achsen zur Einstellung verschiedener Zenit- und Azimutwinkel verschwenkbar ist.Starting from the facility mentioned at the beginning trained them to solve the aforementioned task that the antenna axis and the axis of the shield cut at an angle and that at the intersection of this a reflector is mounted on both axes, at least by two at an angle to each other, by the mentioned Intersection axes for setting different Zenith and azimuth angle is pivotable.

Hierdurch kann nunmehr die Antenne mit dem Wandler bzw. den Wandlern seitlich und unten an der Schirmung angesetzt werden, so daß die Antennenwandler und die sonstigen zugehörigen Bauteile nicht wie sonst zur Bauhöhe beitragen und ein vergleichsweise kleines Bauvolumen möglich ist.As a result, the antenna with the transducer or the transducers attached to the side and bottom of the shield be, so that the antenna converter and the other associated Components do not contribute to the overall height as usual and a comparatively small construction volume is possible.

Die Einstellung der Meßpositionen mit verschiedenen Azimut- und Zenitwinkeln erfolgt durch Verstellung des Reflektors, der eine geringe zu bewegende Masse haben kann, wodurch eine schnelle und exakte Ausrichtung des Reflektors auf das Meßgebiet erreicht werden kann, und zwar z. B. durch Verstellung des Reflektors mit elektrischen Schwenkantrieben. Die Bündelung des Schallstrahles kann entweder durch entsprechende Ausführung und Anordnung der Schallwandler als fokussierende Wandler und/oder durch entsprechende Formgebung des beispielsweise als Parabolsektor ausgebildeten Reflektors erfolgen.The setting of the measuring positions with different azimuth and zenith angles are done by adjusting the reflector, which can have a small mass to be moved, so a quick and exact alignment of the reflector the measurement area can be reached, for. B. by Adjustment of the reflector with electric swivel drives. The bundling of the sound beam can either by appropriate design and arrangement of the transducers as a focusing converter and / or by appropriate Forming of the parabolic sector, for example Reflector.

Zweckmäßigerweise verläuft die Antennenachse schräg nach unten geneigt in Richtung auf den Reflektor, während die Schirmungsachse vertikal nach oben gerichtet ist. Hierdurch erreicht man, daß eventuell von außen in die Schirmung tretender Regen, Schnee, Staub und dergleichen nicht bis in den Bereich der Wandler gelangen und diese eventuell außer Funktion bzw. in ihrer Funktion stören können.The antenna axis expediently runs obliquely inclined towards the reflector while the Shield axis is directed vertically upwards. Hereby one achieves that possibly from the outside in the shielding not kicking rain, snow, dust and the like reach the area of the transducers and possibly these out of function or can interfere with their function.

Falls es zu erwarten ist, daß im Sende- und Empfangsbetrieb möglicherweise Schalleistung aufgrund der Schallablenkung durch den Reflektor verlorengeht oder falls aus anderen Gründen eine besonders hohe Sendeleistung gewünscht wird, werden elektrostatische Wandler eingesetzt, die erfindungsgemäß und im Gegensatz zur sonst üblichen Betriebsweise nur mit der Signalspannung angesteuert werden, während auf eine polarisierende Vorspannung verzichtet wird. Dieses Arbeitsprinzip läßt sich übrigens auch bei anderen Meßeinrichtungen anwenden, bei denen die Antenne bzw. Wandler und die Schirmung auf gleicher Achse liegen.If it is expected that in the transmit and receive mode possibly sound power due to sound deflection lost through the reflector or if from others Reasons a particularly high transmission power is desired, electrostatic transducers are used, the invention and in contrast to the usual mode of operation can only be controlled with the signal voltage while there is no polarizing bias. This By the way, the working principle can also be used by others Use measuring devices where the antenna or The converter and the shield lie on the same axis.

In der anliegenden Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigtIn the accompanying drawing, one is closer below Described embodiment of the invention simplified and shown schematically. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht der Meßeinrichtung im Schnitt und Fig. 1 is a side view of the measuring device in section and

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1. Fig. 2 is a plan view of the device of FIG. 1.

Die Meßeinrichtung besteht im wesentlichen aus der akustischen Antenne 1 und der Schirmung 2, die man zwar normalerweise der Antenne zurechnet, die aber in diesem Fall als gesondertes Bauteil betrachtet werden soll. Zur Antenne 1 gehört in an sich bekannter Weise zumindest ein elektroakustischer Wandler 3 oder ein Array aus mehreren, phasengleich betriebenen Wandlern, die symmetrisch zur Antennenachse 4 angeordnet sind. Weiterhin bilden ein Gehäuse 5 nach Art eines Rohrstutzens sowie die übliche Elektronik 6 Teile der Antenne. Zur Elektronik gehören u. a. etwa erforderliche Netzteile, Signalverstärker, Auswertekreise, Rechner und dergleichen.The measuring device essentially consists of the acoustic antenna 1 and the shielding 2 , which are normally attributed to the antenna, but which in this case should be regarded as a separate component. The antenna 1 includes, in a manner known per se, at least one electroacoustic transducer 3 or an array of several transducers operated in phase, which are arranged symmetrically to the antenna axis 4 . Furthermore, a housing 5 in the manner of a pipe socket and the usual electronics form 6 parts of the antenna. Electronics include, among other things, necessary power supplies, signal amplifiers, evaluation circuits, computers and the like.

Das Gehäuse 5 ist seitlich an der Schirmung 2 angebaut und geht so in diese über, daß sich die Antennenachse 4 und die Schirmungsachse 7 gemäß Fig. 1 unter einem spitzen Winkel schneiden. Im Schnittpunkt 8 der beiden Achsen 4, 7 ist ein Reflektor 9 gelenkig gelagert und abgestützt, der um zwei im Winkel zueinanderstehende und durch den Schnittpunkt 8 verlaufende Achsen verschwenkt werden kann, und zwar um die Achse 10 zur Einstellung von Azimutwinkeln und um die quer hierzu in der Reflektorebene liegende sowie durch den Schnittpunkt 8 verlaufende Achse 11 zur Einstellung verschiedener Zenitwinkelstellungen.The housing 5 is attached to the side of the shield 2 and merges into it so that the antenna axis 4 and the shield axis 7 intersect at an acute angle according to FIG. 1. At the intersection 8 of the two axes 4, 7 , a reflector 9 is articulated and supported, which can be pivoted about two axes which are at an angle to one another and extend through the intersection 8 , namely about the axis 10 for setting azimuth angles and about the transverse thereto axis 11 lying in the reflector plane and running through the intersection 8 for setting different zenith angle positions.

Zu diesem Zweck kann am Reflektor 9 bei 8 beispielsweise ein Kreuz- oder Kardangelenk angreifen, das an einem Ende einer Welle 12 angeordnet ist, während die Welle am anderen Ende von einem Drehlager 13 getragen und im übrigen von einem Stehlager 14 abgestützt wird. Mit der Welle 12 ist beispielsweise ein Hebel- und Lenkersystem 15 verbunden, welches mit einem Elektromotor 16 derart in wahlweise zwei Richtungen angetrieben werden kann, daß der Reflektor 9 um die Achse 10 in der einen oder anderen Richtung verschwenkt werden kann.For this purpose, a universal joint or universal joint, which is arranged at one end of a shaft 12 , can act on the reflector 9 at 8 , while the shaft is supported at the other end by a rotary bearing 13 and is otherwise supported by a plummer block bearing 14 . With the shaft 12 , for example, a lever and steering system 15 is connected which can be driven in two directions with an electric motor 16 in such a way that the reflector 9 can be pivoted about the axis 10 in one direction or the other.

Ein weiterer elektrischer Antrieb 17, beispielsweise ein linear verstellbarer Spindelantrieb, ist in gleicher Ebene wie die Achse 10 bzw. Welle 12 über diesen angeordnet und mit seinen Enden zum einen innen an der Schirmung 2 und zum anderen oben am äußeren Randbereich des Reflektors 9 über Kugelgelenke oder dergleichen angelenkt. Durch Betätigung des Antriebs 17 erfolgt die Einstellung der Meßpositionen für vorbestimmte Zenitwinkel. Im übrigen müssen verständlicherweise die Art und Anordnung der Lager, der Gelenkverbindungen und die Funktion der Antriebe so getroffen und auf einander abgestimmt sein, daß entsprechende Verstellbewegungen im Bezug auf die gewünschten Zenit- und Azimutwinkel gesondert und erforderlichenfalls auch überlagert möglich sind. Dies läßt sich ohne weiteres erreichen, da man im allgemeinen mit relativ kleinen Verstellwinkeln von ± 5° bezogen auf eine Nullstellung auskommen wird.Another electric drive 17 , for example a linearly adjustable spindle drive, is arranged in the same plane as the axis 10 or shaft 12 above it and with its ends on the one hand on the inside of the shield 2 and on the other hand at the top of the outer edge region of the reflector 9 via ball joints or the like articulated. By actuating the drive 17 , the measurement positions are set for predetermined zenith angles. Otherwise, the type and arrangement of the bearings, the articulated connections and the function of the drives must be understandable and coordinated with one another in such a way that corresponding adjustment movements with respect to the desired zenith and azimuth angles are possible separately and, if necessary, in a superimposed manner. This can be achieved without further ado, since one will generally manage with relatively small adjustment angles of ± 5 ° in relation to a zero position.

Die Antennenachse 4 sollte schräg nach unten geneigt in Richtung auf den Reflektor 9 verlaufen, während die Schirmungsachse 7 vertikal ausgerichtet ist. Dies hat den Vorteil, daß von außen in die Schirmung eintretender Niederschlag oder Schmutz nicht bis an den Bereich der empfindlichen Wandler 3 gelangen kann. Der Reflektor kann im übrigen auch beheizbar ausgebildet sein, um abgesetzten Niederschlag zu beseitigen.The antenna axis 4 should be inclined downwards in the direction of the reflector 9 , while the shield axis 7 is oriented vertically. This has the advantage that precipitation or dirt entering the shield from the outside cannot reach the area of the sensitive transducers 3 . The reflector can also be designed to be heatable in order to remove deposited precipitation.

Weiterhin kann abweichend von der dargestellten und beschriebenen Lagerung des Reflektors auch so vorgegangen werden, daß der Reflektor kardanisch aufgehängt wird. Auf diese Weise wären verständlicherweise eine Reflektorverstellung um eine Vielzahl verschiedener Achsen möglich, obwohl zu bedenken ist, daß zur praktischen Verwirklichung von überlagerten Verstellbewegungen relativ komplizierte Verstellantriebe und Lagerungen erforderlich wären.Furthermore, different from that shown and described Storage of the reflector also proceeded in this way that the reflector is gimbaled. On this would understandably be a reflector adjustment possible around a variety of different axes, though It should be borne in mind that for practical implementation of overlaid adjustment movements relatively complicated Adjustment drives and bearings would be required.

Zur Erzeugung und auch zum Empfang des Meßschalles werden normalerweise handelsübliche elektrodynamische Wandler verwendet, die zwar im Hinblick auf eine Musik- und Sprachwiedergabe optimiert sind, nicht aber speziell für die Bedürfnisse der SODAR-Technik entwickelt sind. Hierfür wären eigentlich bessere Schallwandler mit einer kürzeren Erholzeit zwischen Senden und Empfangen erwünscht, da das Schwingspulen-Membran-System eine Zeit von etwa 100 bis 150 ms braucht, um nach einem Sendeimpuls für den Empfang des relativ schwachen Schallechos bereit zu sein.To generate and also to receive the measurement sound usually commercially available electrodynamic transducers used, with a view to music and voice reproduction are optimized, but not specifically for the needs of SODAR technology. For that would be actually better sound transducers with a shorter recovery time between sending and receiving, because the Voice coil membrane system a time from about 100 to It takes 150 ms to receive a send pulse of the relatively weak sound echo.

Außerdem haben dynamische Lautsprecher in Mikrphonschaltung im allgemeinen eine relativ stark frequenzabhängige Empfindlichkeit. Durch Abkühlung der nach dem Sendeimpuls erwärmten Membran kann es sogar zu zeitabhängigen Resonanzeffekten kommen, die möglicherweise das Frequenzspektrum des Echos erheblich verzerren. Außerdem muß ein Druckkammerlautsprecher mit zusätzlichen Vorrichtungen versehen werden, um die gewünschte Richtwirkung der Schallstrahlung und der Empfangsempfindlichkeit zu erreichen. Dies können beispielsweise Hörner, Parabol- oder Parabolsektorspiegel sein. Hierbei treten aber jeweils unterschiedliche Schwierigkeiten auf, wie z. B. eine Überstrahlung, stehende Wellen oder temperatur- und frequenzabhängige Übertragungsfunktionen. Schließlich ist die maximale akustische Leistung eines Druckkammersystems auf 10 bis 20 W begrenzt, so daß eine Steigerung der Leistung nur durch Verwendung eines entsprechend aufwendigen Arrays von Druckkammersystemen möglich ist.In addition, dynamic speakers have a microphone circuit generally a relatively heavily frequency dependent Sensitivity. By cooling the after the transmission pulse heated membrane can even cause time-dependent resonance effects come, which may be the frequency spectrum of the echo significantly distort. In addition, a pressure chamber loudspeaker provided with additional devices to the desired directivity of the sound radiation and to achieve the reception sensitivity. You can for example horns, parabolic or parabolic sector levels be. However, different difficulties arise here on how B. overexposure, standing waves or temperature and frequency dependent transfer functions. Finally, the maximum acoustic performance a pressure chamber system limited to 10 to 20 W, so that an increase in performance only by using one correspondingly complex arrays of pressure chamber systems is possible.

Nachteile dieser Art werden erfindungsgemäß weitestgehend durch eine Anwendung von elektrostatischen Wandlern behoben, zumal diese auch im übrigen die Anforderungen der SODAR-Technik gut erfüllen. Man kann nämlich sehr leicht beliebig große, gleichphasig schwingende Flächen herstellen, so daß ohne weitere Hilfsmittel eine hohe Richtwirkung erreichbar ist. Wegen der sehr geringen schwingenden Masse, die auf eine große Fläche verteilt ist, tritt kaum ein mechanisches Nachschwingen auf, so daß die Umschaltzeit und damit die unterste auswertbare Meßhöhe reduziert wird. Weiterhin sind elektrostatische Wandler im Empfangs- und Sendebetrieb über große Bereiche frequenzunabhängig in ihrer Empfindlichkeit.Disadvantages of this type are largely avoided according to the invention fixed by using electrostatic converters, especially since these also meet the requirements of SODAR technology well. You can do that very easily produce surfaces of any size that swing in phase, so that a high directivity without further aids is achievable. Because of the very low vibrating Mass distributed over a large area there is hardly any mechanical reverberation, so that the Switchover time and thus the lowest evaluable measuring height is reduced. There are also electrostatic converters Independent of frequency in reception and transmission mode over large areas in their sensitivity.

Der bzw. die elektrostatischen Wandler werden nun nicht in der für Sprach- und Musikübertragung notwendigen linearen Betriebsart angesteuert, sondern es wird die dem Wandler eigene quadratische Übertragungsfunktion in nachfolgend beschriebener Weise ausgenutzt.The electrostatic Now converters are not used for voice and music transmission required linear operating mode, instead, it becomes the quadratic transfer function inherent in the converter exploited in the manner described below.

Die Sendeleistung eines elektrostatischen Wandlers ist in der Praxis begrenzt durch die Durchbruchspannung zwischen den Elektroden. Während in der herkömmlichen Betriebsart eine im Vergleich zur Signalspannung Us hohe Polarisationsspannung Up verwendet wird, wird erfindungsgemäß für die hier zur Diskussion stehende SODAR-Technik auf die Vorspannung völlig verzichtet. Die auf die Schwingmembran wirkende Kraft K ist proportional zum Quadrat der Gesamtspannung. Bei der vorher angesprochenen üblichen Betriebsart ergibt sich dann die BeziehungThe transmission power of an electrostatic converter is limited in practice by the breakdown voltage between the electrodes. While a polarization voltage Up which is high in comparison to the signal voltage Us is used in the conventional operating mode, the bias voltage is completely dispensed with according to the invention for the SODAR technology under discussion here. The force K acting on the vibrating diaphragm is proportional to the square of the total stress. The relationship then arises in the usual operating mode mentioned above

K = A (Up + Us)² = A (Up² + 2 UpUs + Us²), K = A (Up + Us) ² = A (Up ² + 2 UpUs + Us ²),

wobei A eine Konstante ist. Eine angenäherte lineare Übertragungsfunktion wird normalerweise dadurch erreicht, daß Us sehr klein gegenüber Up ist, so daß sich unter Hinweis auf die vorerwähnte Formel angenähert die Beziehungwhere A is a constant. An approximated linear transfer function is normally achieved by Us being very small compared to Up , so that the relationship approximates when the formula mentioned above is used

K ≈ A (Up² + 2 UpUs) K ≈ A (Up ² + 2 UpUs)

ergibt. Zur Signalerzeugung trägt im Prinzip nur der zweite Term für die durch das Signal erzeugte Kraft Ks bei, so daß sich in weiterer Annäherung Ks ≈ A 2 UpUs ergeben wird.results. In principle, only the second term for the force Ks generated by the signal contributes to the signal generation, so that in a further approximation Ks ≈ A 2 UpUs will result.

Im Vergleich dazu ist die Kraft K* beim Wandler und bei Verzicht auf die Vorspannung K* = A Us*². Die quadratische Abhängigkeit stört hier nicht, da nicht unbekannte komplexe Signalspektren, wie Sprache oder Musik, wiedergegeben werden sollen, sondern ein aus nur einer Frequenz bestehender Sendeimpuls erzeugt werden soll.In comparison, the force K * for the converter and without the preload is K * = A Us * ². The quadratic dependence does not interfere here, since not unknown complex signal spectra, such as speech or music, are to be reproduced, but rather a transmission pulse consisting of only one frequency is to be generated.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die auf diese Weise betriebenen elektrostatischen Wandler nicht nur bei SODAR-Meßeinrichtungen der vorher beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Art verwendbar sind, da auch andere, an sich bekannte SODAR-Systeme zum Fernmessen von meteorologischen Daten mit elektrostatischen Wandlern ausgerüstet werden können, die ohne Vorspannung und nur mit der Signalspannung betrieben werden.Finally, it is pointed out that the on electrostatic converter operated in this way only with SODAR measuring devices of the previously described and can be used in the manner shown in the drawing, there are also other known SODAR systems for remote measurement of meteorological data with electrostatic Transducers can be equipped without bias and only be operated with the signal voltage.

Claims

1. Device for remote measurement of meteorological data in the atmosphere, in particular for measuring wind vectors with evaluation of the Doppler effect, consisting of an acoustic antenna ( 1 ) with at least one electroacoustic transducer ( 3 ) and a shield ( 2 ), with the antenna, which is operated in cycles as a transmitter, sends sound pulses directed into the respective measurement area and the signals reflected from the measurement area are received by the antenna working as a receiver between the transmission clocks and analyzed to determine the relevant data, characterized in that the antenna axis ( 4 ) and intersect the axis ( 7 ) of the shielding ( 2 ) at an angle and that at the intersection ( 8 ) of these two axes a reflector ( 9 ) is mounted, which is at least about two axes ( 10, 11 ) is pivotable for setting different zenith and azimuth angles.

2. Device according to claim 1, characterized in that the antenna axis ( 4 ) extends obliquely downwards in the direction of the reflector ( 9 ), while the shielding axis ( 7 ) is directed vertically upwards.

3. Device for remote measurement of meteorological data in the atmosphere, in particular for measuring wind vectors with evaluation of the Doppler effect, consisting of an acoustic antenna ( 1 ) with at least one transducer and a shield ( 2 ), with the clocked as a transmitter operated antenna sound pulses directed to the respective measuring area and the signals reflected from the measuring area are picked up by the antenna working as a receiver between the transmission clocks and analyzed to determine the relevant data, characterized in that each converter is an electrostatic converter and does without one polarizing bias voltage is only to be operated with the signal voltage, at least in transmit mode.