RU2758799C1 - Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere - Google Patents
Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758799C1 RU2758799C1 RU2020128060A RU2020128060A RU2758799C1 RU 2758799 C1 RU2758799 C1 RU 2758799C1 RU 2020128060 A RU2020128060 A RU 2020128060A RU 2020128060 A RU2020128060 A RU 2020128060A RU 2758799 C1 RU2758799 C1 RU 2758799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- cloud
- atmosphere
- period
- radioactive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно радиотехническим средствам, использующим поляризационные свойства целей для радиационной идентификации облака в атмосфере. Известен наиболее близкий к заявляемому способ дистанционного контроля радиационной обстановки в атмосфере, в котором используют облучение заданной области пространства электромагнитным сигналом, измерение параметров воздушной среды: относительной влажности, температуры, давления и вертикальной скорости воздушного потока над зоной контроля, а также либо предварительное установление нуклидного состава радиоактивного объекта, либо измерение спектрального состава его гамма-излучения, а о радиационной обстановке судят по мощности радиоактивного выброса, которую вычисляют как известную функцию от измеренных параметров воздушной среды [Способ дистанционного контроля радиационной обстановки зон с объектами радиоактивных выбросов и загрязнений. Елохин А.П. RU 2147137 С1 2000.03.27]. В этом способе необходимо предварительное измерение параметров воздушной среды, по которым затем вычисляют мощность радиоактивного выброса как функцию параметров воздушной среды, по значению которой принимают решение о радиационной обстановке, что требует дополнительного времени для принятия решения.The technical solution relates to physical measurements, namely, radio-technical means using the polarization properties of targets for the radiation identification of a cloud in the atmosphere. Known closest to the claimed method for remote monitoring of the radiation situation in the atmosphere, which uses the irradiation of a given area of space with an electromagnetic signal, measuring the parameters of the air environment: relative humidity, temperature, pressure and vertical air flow rate over the control zone, as well as either preliminary establishment of the nuclide composition of a radioactive object, or measuring the spectral composition of its gamma radiation, and the radiation situation is judged by the power of the radioactive release, which is calculated as a known function of the measured parameters of the air [Method for remote monitoring of the radiation situation in areas with objects of radioactive emissions and contamination. Elokhin A.P. RU 2147137 C1 2000.03.27]. This method requires a preliminary measurement of the parameters of the air, by which the power of the radioactive release is then calculated as a function of the parameters of the air, according to the value of which a decision on the radiation situation is made, which requires additional time for making a decision.
Задачей заявляемого технического решения является уменьшение времени на принятие решения об идентификации облака в воздушной среде путем исключения предварительного измерения параметров воздушной среды. Это достигается тем, что применяемый способ радиационной идентификации облака в атмосфере использует облучение облака электромагнитным сигналом, взаимный прием отраженного сигнала, отличается тем, что производят облучение облака сигналом круговой поляризации, с длиной волны электромагнитного сигнала равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, принимают решение о радиоактивности облучаемого облака по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала. Сущность заявляемого способа поясняется на примере устройства, реализующего этот способ. Функциональная схема устройства приведена на чертеже.The objective of the proposed technical solution is to reduce the time required to make a decision on the identification of a cloud in the air by excluding preliminary measurement of the parameters of the air environment. This is achieved by the fact that the applied method of radiation identification of a cloud in the atmosphere uses the irradiation of the cloud with an electromagnetic signal, mutual reception of the reflected signal, differs in that the cloud is irradiated with a circular polarization signal, with the wavelength of the electromagnetic signal equal to twice the length of the alpha radiation track in the atmosphere, and the presence of in the envelope spectrum of the received signal of a component with a period equal to the period of the emitted signal, a decision is made on the radioactivity of the irradiated cloud by the presence in the envelope spectrum of the received signal of a component with a period equal to the period of the emitted signal. The essence of the proposed method is illustrated by the example of a device that implements this method. The functional diagram of the device is shown in the drawing.
Устройство, реализующее предлагаемый способ дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере, содержит антенну 1, циркулятор 2, 1-й выход которого подключен к входу антенны 1, передатчик 3, выход которого подключен к входу циркулятора 2, генератор модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4, 1-й выход которого подключен к входу передатчика 3, приемник 5, вход которого подключен ко 2-му выходу циркулятора 2, синхронный детектор 6, 1-й вход которого подключен к выходу приемника 5, а 2-й вход подключен ко 2-му выходу генератора модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4, блок выработки порога 7, пороговое устройство 8, 1-й вход которого подключен к выходу синхронного детектора 6, а 2-й вход подключен к выходу блока выработки порога 7, блок принятия решения 9, вход которого подключен к выходу порогового устройства 8.A device that implements the proposed method for remote identification of a radioactive cloud in the atmosphere contains an antenna 1, a
Работает устройство следующим образом.The device works as follows.
В генераторе модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4 вырабатывается периодический сигнал с круговой частотой Ω, который поступает на вход передатчика 3. В передатчике 3 вырабатываются импульсы с высокочастотным заполнением, с длиной волны высокочастотного заполнения равной длине, при которой амплитуда сигнала, отраженного от диполя, образованном треком альфа излучения в атмосфере, наибольшая, и периодом Т, амплитуда которых модулируется периодическим сигналом Сигнал с выхода передатчика 3 поступает на 1-й вход циркулятора 2, с выхода циркулятора 2 сигнал поступает на вход антенны 1 круговой поляризации общей на передачу и прием. Антенна 1 излучает сигнал круговой поляризации, принимает отраженный от облака сигнал, который поступает на 2-й вход циркулятора 2 и затем со 2-го выхода циркулятора 2 поступает на вход приемника 5. С выхода приемника 5 сигнал поступает на 1-й вход синхронного детектора 6. С выхода синхронного детектора 6 сигнал поступает на 1-й вход порогового устройства 8, на 2-й вход порогового устройства поступает сигнал с выхода блока выработки порога 7. С выхода порогового устройства 8 сигнал поступает на блок принятия решения 9, в котором решение о наличии радиоактивности принимается в случае если уровень сигнала, поступающего на 1-й вход порогового устройства 8, превышает уровень сигнала, поступающего на 2-й вход порогового устройства. Сигнал, принятый взаимной антенной, какой является антенна в предлагаемом техническом решении, от естественного облака при облучении его на круговой поляризации будет равен нулю [Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов М. Сов. радио. 1966] не зависимо от мощности излучаемого сигнала.In the modulation generator of the amplitude of the emitted signal 4, a periodic signal with a circular frequency Ω is generated, which is fed to the input of the
Область атмосферы, в случае радиоактивного выброса в атмосферу, будет включать альфа излучение, которое присутствует в радиоактивном выбросе [Петрушанский М.Г. Основы физики ионизирующих излучений. Оренбург. ГОУ ОГУ. 2008]. Поэтому радиоактивное облако можно представить как совокупность хаотически ориентированных диполей [Полянский В.А. Обратное рассеяние электромагнитной волны на облаке радиоактивных элементов в воздухе, испускающих альфа-частицы. ЖТФ, 2000. Т. 70, №2, с. 133-135]. Длина излучаемой волны выбирается равной удвоенной длине трека (диполя) альфа излучения в атмосфере, при которой мощность отраженного сигнала наибольшая [Теоретические основы радиолокации/Под ред. В.Е. Дулевича. М. Сов. радио. 1964]. В спектре сигнала, принятого антенной круговой поляризации, при облучении радиоактивного облака сигналом круговой поляризации, модулированным по амплитуде, будет содержаться спектральная составляющая на частоте амплитудной модуляции излучаемого сигнала. Действительно.The area of the atmosphere, in the case of a radioactive release into the atmosphere, will include alpha radiation, which is present in the radioactive release [MG Petrushansky. Fundamentals of Physics of Ionizing Radiation. Orenburg. GOU OSU. 2008]. Therefore, a radioactive cloud can be represented as a set of chaotically oriented dipoles [Polyansky V.A. Backscattering of an electromagnetic wave by a cloud of radioactive elements in the air, emitting alpha particles. ZhTF, 2000. T. 70, No. 2, p. 133-135]. The length of the emitted wave is chosen to be equal to the doubled length of the track (dipole) of alpha radiation in the atmosphere, at which the power of the reflected signal is greatest [Theoretical Foundations of Radar / Ed. V.E. Dulevich. M. Sov. radio. 1964]. The spectrum of the signal received by the circular polarization antenna, when a radioactive cloud is irradiated with an amplitude modulated circular polarization signal, will contain a spectral component at the amplitude modulation frequency of the emitted signal. Really.
Матрица Мюллера Мд случайно ориентированных диполей равна [Matt D.L. Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly диполей равна [Matt D.L. Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly oriented dipoles. Proc. IEEE, 1969, v. 57, №11, p, 2067-2068]:The Müller matrix M d of randomly oriented dipoles is [Matt DL Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly dipoles is [Matt DL Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly oriented dipoles. Proc. IEEE, 1969, v. 57, No. 11, p, 2067-2068]:
Вектор Стокса Sотр отраженного сигнала равен:Stokes vector S Neg reflected signal is equal to:
где Sизл вектор Стокса излученного сигнала.wherein the Stokes vector S rad emitted signal.
Вектор Стокса Sлин линейно поляризованного излучаемого сигнала в линейном базисе общем случае равен, с точностью до постоянного коэффициента:The Stokes vector S lin of a linearly polarized emitted signal in a linear basis in the general case is equal, up to a constant coefficient:
где Р - мощность излучаемого сигнала, α - угол наклона электрического вектора электромагнитной волны к направлению горизонтальной поляризации.where Р is the power of the emitted signal, α is the angle of inclination of the electric vector of the electromagnetic wave to the direction of horizontal polarization.
Примем α=0, тогда Let us take α = 0, then
Вектор Стокса Sкр излучаемого сигнала круговой поляризации в том же базисе равен:The Stokes vector S cr of the emitted circular polarization signal in the same basis is equal to:
Как следует из (1), (2), (4) вектор Стокса Sд сигнала, отраженного от совокупности диполей при облучении их сигналом круговой поляризации, равенAs follows from (1), (2), (4) the Stokes vector S d of the signal reflected from the set of dipoles when they are irradiated with a signal of circular polarization is equal to
Мощность Рпр на выходе приемной антенны равна скалярному произведению вектора Стокса S a приемной антенны и вектору Стокса принимаемого сигнала Sc [Антенны эллиптической поляризации, под ред. А.И. Шпунтова. М. Иностранная литература. 1961]:The power P pr at the output of the receiving antenna is equal to the scalar product of the Stokes vector S a of the receiving antenna and the Stokes vector of the received signal S c [Elliptical polarized antennas, ed. A.I. Shpuntov. M. Foreign literature. 1961]:
Тогда мощность сигнала Рд, принятого от радиоактивного облака на выходе взаимной приемной антенны с точностью до постоянного множителя равна:Then the power of the signal P d received from the radioactive cloud at the output of the reciprocal receiving antenna, accurate to a constant factor, is equal to:
Мощность Рпр на выходе приемной антенны равна скалярному произведению вектора Стокса принимаемого сигнала Sc и вектора Стокса S a приемной антенны [Антенны эллиптической поляризации, под ред. А.И. Шпунтова. М. Иностранная литература. 1961]:Power P pr at the output of the receiving antenna is equal to the scalar product of the Stokes vector of the received signal S c and the Stokes vector S a of the receiving antenna [Antennas of elliptical polarization, ed. A.I. Shpuntov. M. Foreign literature. 1961]:
Тогда на выходе антенны сигнал, отраженный от радиоактивного облака как от облака диполей, с точностью до постоянного множителя имеет мощность Рпр.д равнуюThen, at the antenna output, the signal reflected from the radioactive cloud as from a cloud of dipoles, with an accuracy up to a constant factor, has a power P pr.d equal to
При модуляции мощности излучаемого сигнала Р с частотой Ω, получаемWhen modulating the power of the radiated signal P with a frequency Ω, we obtain
где Р0 - амплитуда мощности излучаемого сигнала, t - время.where Р 0 - the amplitude of the power of the emitted signal, t - time.
Тогда мощность сигнала, отраженного от облака диполей, на выходе приемной антенны с точностью до постоянного множителя равнаThen the power of the signal reflected from the cloud of dipoles at the output of the receiving antenna, up to a constant factor, is equal to
Таким образом, как следует из выше изложенного, в спектре сигнала, отраженного от радиоактивного облака в атмосфере, содержится спектральная составляющая частоты Ω, равная частоте модуляции излучаемого сигнала, а в спектре сигнала, отраженного от атмосферы, не содержащей радиоактивных элементов, составляющая частоты Ω отсутствует. По наличию в спектре принятого сигнала частоты амплитудной модуляции излучаемого сигнала принимают решение о радиоактивности облучаемого участка атмосферы.Thus, as follows from the above, the spectrum of the signal reflected from a radioactive cloud in the atmosphere contains a spectral component of the frequency Ω, which is equal to the modulation frequency of the emitted signal, and the spectrum of the signal reflected from the atmosphere that does not contain radioactive elements contains no component of the frequency Ω ... By the presence in the spectrum of the received signal of the frequency of the amplitude modulation of the emitted signal, a decision is made about the radioactivity of the irradiated area of the atmosphere.
Итак, облучение облака электромагнитным сигналом круговой поляризации, длина волны которого равна удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, принимают решение о радиоактивности облучаемого облака в атмосфере по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, позволяет исключить измерение параметров атмосферы, что обеспечивает уменьшение времени на принятие решения о радиоактивности наблюдаемого облака в воздушной среде.So, irradiation of a cloud with an electromagnetic signal of circular polarization, the wavelength of which is equal to twice the length of the alpha radiation track in the atmosphere, determine the presence in the envelope spectrum of the received signal of a component with a period equal to the period of the emitted signal, make a decision about the radioactivity of the irradiated cloud in the atmosphere by the presence of an envelope in the spectrum of the received signal of the component with a period equal to the period of the emitted signal, it is possible to exclude the measurement of atmospheric parameters, which reduces the time for making a decision on the radioactivity of the observed cloud in the air.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128060A RU2758799C1 (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128060A RU2758799C1 (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2758799C1 true RU2758799C1 (en) | 2021-11-02 |
Family
ID=78466618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128060A RU2758799C1 (en) | 2020-08-21 | 2020-08-21 | Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2758799C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797041C1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-05-31 | Владимир Александрович Полянский | Method for remote assessment of the level of activity of radioactive cloud in the amtosphere |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1716457A1 (en) * | 1990-08-16 | 1992-02-28 | Филиал Института атомной энергии им.И.В.Курчатова | Automatic radiator monitoring of environment in the region of object containing radioactive substances |
JPH04301785A (en) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Toshiba Corp | Radioactive ray measuring device |
RU2147137C1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-03-27 | Елохин Александр Прокопьевич | Method for remote radiation monitoring of environment polluted with radioactive and other harmful emissions |
RU2187093C2 (en) * | 2000-06-14 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ" | Non-dispersing multi-passage infra-red gas analyzer |
JP4301785B2 (en) * | 2002-09-04 | 2009-07-22 | 丸善石油化学株式会社 | Tricyclopentadiene diepoxide |
RU2626313C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-07-25 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Substance remote detecting method and device for its implementation |
RU182124U1 (en) * | 2018-05-28 | 2018-08-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR MEASURING GAS AND DUST CONTENT IN ATMOSPHERE |
RU2679455C1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Пергам Рисерч энд Девелопмент" | Gases in the atmosphere concentration remote measurement method |
RU196118U1 (en) * | 2019-12-04 | 2020-02-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR ANALYSIS OF THE CONTENT OF AEROSOLS AND GASES IN ATMOSPHERIC AIR |
-
2020
- 2020-08-21 RU RU2020128060A patent/RU2758799C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1716457A1 (en) * | 1990-08-16 | 1992-02-28 | Филиал Института атомной энергии им.И.В.Курчатова | Automatic radiator monitoring of environment in the region of object containing radioactive substances |
JPH04301785A (en) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Toshiba Corp | Radioactive ray measuring device |
RU2147137C1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-03-27 | Елохин Александр Прокопьевич | Method for remote radiation monitoring of environment polluted with radioactive and other harmful emissions |
RU2187093C2 (en) * | 2000-06-14 | 2002-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ" | Non-dispersing multi-passage infra-red gas analyzer |
JP4301785B2 (en) * | 2002-09-04 | 2009-07-22 | 丸善石油化学株式会社 | Tricyclopentadiene diepoxide |
RU2626313C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-07-25 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Substance remote detecting method and device for its implementation |
RU2679455C1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Пергам Рисерч энд Девелопмент" | Gases in the atmosphere concentration remote measurement method |
RU182124U1 (en) * | 2018-05-28 | 2018-08-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR MEASURING GAS AND DUST CONTENT IN ATMOSPHERE |
RU196118U1 (en) * | 2019-12-04 | 2020-02-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR ANALYSIS OF THE CONTENT OF AEROSOLS AND GASES IN ATMOSPHERIC AIR |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Полянский В.А. Обратное рассеяние электромагнитной волны на облаке радиоактивных элементов в воздухе, испускающих альфа-частицы. ЖТФ, 2000. Т. 70, N2, с. 133-135. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797041C1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-05-31 | Владимир Александрович Полянский | Method for remote assessment of the level of activity of radioactive cloud in the amtosphere |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cooper et al. | Fast high-resolution terahertz radar imaging at 25 meters | |
US6714286B1 (en) | Agile pseudo-noise coded ranging ladar | |
US3614719A (en) | Adaptive pulse echo target identification system | |
Cooper et al. | Atmospheric humidity sounding using differential absorption radar near 183 GHz | |
CN109597080B (en) | Polarization calibration method, device and system for cloud radar | |
US2423024A (en) | Radio pulse altimeter and object detector | |
US20220244179A1 (en) | Rapidly tuneable diode lidar | |
KR101019075B1 (en) | Apparatus for processing radar signal using nonlinear frequency modulation waveform and method thereof | |
Brown et al. | Radio emission from the Andromeda nebula | |
US2134535A (en) | Distance determining system | |
RU2285939C1 (en) | Method for controlling airspace, irradiated by external radiation sources, and radiolocation station for realization of said method | |
RU2758799C1 (en) | Method for remote identification of radioactive cloud in atmosphere | |
US10908258B2 (en) | Method for calibrating an active sensor system | |
RU2622908C1 (en) | Radar location method for detecting aircrafts | |
RU121942U1 (en) | DOPPLER METEOROLOGICAL RADAR DOLAR "DMRL-S" | |
RU2710363C1 (en) | Onboard detector with compensation for variations of magnetic fields | |
CN112799047A (en) | Distance measurement radar system and method based on atomic receiver | |
CN113156415A (en) | Pulse radar system based on rydberg atoms and distance measurement method | |
RU2537384C1 (en) | Polarisation-modulation method of radar measurement of roll angle of airborne vehicle, and device for its implementation | |
Bhattacharya et al. | MicroSAR: calibration of X-band high resolution FMCW synthetic aperture radar (SAR) | |
US4502052A (en) | Passive data acquisition and analysis system for microwave | |
US20200371202A1 (en) | Radar apparatus and computer readable medium | |
Sang et al. | Portable Sub-Terahertz Radar for Rapid Long-range Detecting Concealed Carried Threat | |
RU2584496C1 (en) | Radio wave device for alarm signalling with continuous radiation of frequency-modulated oscillations | |
RU2797041C1 (en) | Method for remote assessment of the level of activity of radioactive cloud in the amtosphere |