RU835234C

RU835234C - Acoustic method of measuring wind velocity

Info

Publication number: RU835234C
Application number: SU792797652A
Authority: RU
Inventors: В.Я. Съедин; М.Г. Фурсов; Л.Г. Шаманаева
Original assignee: Институт Оптики Атмосферы Томского Филиала Со Ан Ссср
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1992-12-23

Abstract

АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА, в атмосфере путем посылки в исследуемую область акустического излучени и приема рассе нного, о т- личающийс тем, что, с целью упрощени измерений, рассе нное излучение фокусируют, определ ют энергетический центр т жести сфокусированного излучени и по его положению суд т об искомом параметре.ACOUSTIC METHOD FOR MEASURING WIND SPEED, in the atmosphere by sending acoustic radiation to the studied area and receiving scattered radiation, characterized in that, in order to simplify the measurements, the scattered radiation is focused, the energy center of gravity of the focused radiation is determined and its position judges the desired parameter.

Description

Изобретение относитс к метеорологии и может быть найти применение дл оперативного измерени профил скорости ветра в пограничном слое атмосферы.The invention relates to meteorology and may find application for the on-line measurement of the wind velocity profile in the atmospheric boundary layer.

Целью изобретени вл етс упрощение измерени скорости ветра в атмосфере.The aim of the invention is to simplify the measurement of wind speed in the atmosphere.

Поставленна цель достигаетс тем, что в атмосферу посылают акустическое излучение , принимают рассе нное излучение и по пришедшему излучению определ ют искомый параметр. Пришедшее излучение фокусируют , а об искомом параметре суд т по положению.энергетического центра т жести прин того сигнала.The goal is achieved by sending acoustic radiation to the atmosphere, receiving scattered radiation and determining the desired parameter from the incoming radiation. The incoming radiation is focused, and the desired parameter is judged by the position of the energy center of gravity of the received signal.

Св зь между скоростью ветра и положением энергетического максимума принимаемого сигнала имеет вид с arc sin XThe relationship between the wind speed and the position of the energy maximum of the received signal has the form with arc sin X

... с arc stn у... with arc stn y

иand

, V-т-V-t-

2F-t-- 16 F2F-t-- 16 F

DD

2 F -f2 F -f

16F16F

где С - скорость звука; х. у - координаты энергетического центра т жести прин того сигнала; D - диаметр фокусирующего параболоида в плоскости разрыва; F - его фокусное рассто ние; U и V - составл ющие скорости ветра в плоскости, перпендикул рной направлению посылки акустической волны.where C is the speed of sound; x y are the coordinates of the energy center of gravity of the received signal; D is the diameter of the focusing paraboloid in the plane of the gap; F is its focal length; U and V are the components of the wind velocity in a plane perpendicular to the direction of sending the acoustic wave.

На чертеже изображено устройство, с помощью которого осуществл етс предлагаемый способ. Устройство содержит фокусирующее устройство 1, в качестве которого может быть использован параболический отражатель, электроакустический преобразователь 2 с обратимыми свойствами, расположенный в фокальной плоскости фокусирующего устройства, способный реагировать на положение энергетического центра т жести сигнала; в качестве которого может быть использован преобразователь , состо щий из набора элементов с независимы свойствами, генератор 3 электрических колебаний звуковой частоты устройство 4 предварительной обработки сигнала и вычислительной устройство 5.The drawing shows a device by which the proposed method is implemented. The device comprises a focusing device 1, which can be used as a parabolic reflector, an electro-acoustic transducer 2 with reversible properties, located in the focal plane of the focusing device, capable of responding to the position of the energy center of gravity of the signal; which can be used as a converter consisting of a set of elements with independent properties, a sound frequency electric oscillation generator 3, a signal preprocessing device 4, and a computing device 5.

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Генератор 3 вырабатывает импульсный электрический сигнал звуковой частоты, который преобразуетс в акустический совокупностью элементов электроакустического преобразовател . Число излучающих элементов и их расположение подбираетс , исход из требований обеспечени узкой диаграммы направленности и угла посылки звукового импульса в атмосферу.The generator 3 generates a pulsed electric signal of sound frequency, which is converted into an acoustic set of elements of an electro-acoustic transducer. The number of radiating elements and their location is selected based on the requirements of providing a narrow radiation pattern and angle of sending a sound pulse to the atmosphere.

Акустическое излучение отражаетс от устройства 1 и излучаетс в атмосферу. Сигнал , пришедший из атмосферы, фиксируетс устройством 1 на плоскости преобразовател 2. При этом, если в атмосфере отсутствует ветер, угол прихода отраженной волны не изменитс и энергетический центр т жести пришедшего сигнала располагатьс в тоже точке FO. что и посланного. При наличии составл ющей скорости ветра, перпендикул рной направлению распространени звукового сигнала, угол прихода отраженного сигнала изменитс , например, на Q, что показано пунктиром на чертеже, и энергетический центр т жестиAcoustic radiation is reflected from device 1 and emitted to the atmosphere. The signal received from the atmosphere is fixed by device 1 on the plane of transducer 2. Moreover, if there is no wind in the atmosphere, the angle of arrival of the reflected wave will not change and the energy center of gravity of the received signal will be located at the same point FO. as sent. If there is a component of the wind speed perpendicular to the direction of propagation of the sound signal, the angle of arrival of the reflected signal will change, for example, by Q, as shown by the dotted line in the drawing, and the energy center of gravity

пришедшего сигнала будет располагатьс в точке F FO. Электроакустический преобразователь , обладающий свойствами обратимости , который далее поступает с выходов элементов преобразовател в устройство предварительной обработки 4, где он усиливаетс , отфильтровываетс по частоте, и происходит сравнение амплитуды сигнала с различных элементов преобразовател , которое однозначно дает информацию о положении энергетического центра т жести сигнала. Использу в качестве излучател различные элементы чеистой структуры, можно изменить направление посылки акустической волны, что позвол ет определить полный вектор скорости и направление ветра ,the incoming signal will be located at point F FO. An electro-acoustic transducer having reversible properties, which then goes from the outputs of the transducer elements to the pre-processing device 4, where it is amplified, is filtered by frequency, and the signal amplitude is compared from different transducer elements, which unambiguously gives information about the position of the energy center of gravity of the signal. Using various elements of the cellular structure as an emitter, one can change the direction of sending an acoustic wave, which allows one to determine the complete velocity vector and wind direction,