SU1088513A1 - Method of bistatic acoustic atmospheric sounding - Google Patents

Method of bistatic acoustic atmospheric sounding Download PDF

Info

Publication number
SU1088513A1
SU1088513A1 SU823548624A SU3548624A SU1088513A1 SU 1088513 A1 SU1088513 A1 SU 1088513A1 SU 823548624 A SU823548624 A SU 823548624A SU 3548624 A SU3548624 A SU 3548624A SU 1088513 A1 SU1088513 A1 SU 1088513A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pulse
atmosphere
acoustic
radiation
sending
Prior art date
Application number
SU823548624A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Я. Богушевич
Н.П. Красненко
Original Assignee
Институт Оптики Атмосферы Томского Филиала Со Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Оптики Атмосферы Томского Филиала Со Ан Ссср filed Critical Институт Оптики Атмосферы Томского Филиала Со Ан Ссср
Priority to SU823548624A priority Critical patent/SU1088513A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1088513A1 publication Critical patent/SU1088513A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

СПОСОБ БЙСТАТИЧЕСКОГО АКУ .СТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСOEPIpli согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают импульс акустического излучени , принимают рассе нHde излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом им - . пульса акустического излучени , по величи не которого суд т о метеопараметрах атмосферы, отличающийс  тем. что. Изобретение относитс  к метеорологическому приборостроению и может быть использовано дл  дистанционного измерени  температуры воздуха, скорости и направлени  ветра. Известен способ бистатического акустического зондировани  атмосферы, согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают звуковую волну, принимают рассе нную волну системой из кольца микрофонов и по времени задержки звукового импульса суд т о температуре воздуха и скорости ветра. с целью повышени  точности зондировани , в течение времени посылки импульса акустического излучени  уменьшают угол между направлением посылки импульса акустического излучени  и пр мой, соедин ющий излучатель и приемник со скоростью Со(П-1) V-d sln(a-fj8) , рад/с, cos а - (sin « + sin p) ctg (a -fp) где П - заданный безразмерный параметр, .. Со - скорость звука на- уровне земли; d - рассто ние между излучателем и приемником. .. оги ft- углы между пр мой, соедин ющей излучатель и приемник, и ос ми диаграмм направленности передающей и приемной системы в момент времени, сов-л падающий с центром интервала времени посылки импульса. О 00 IOO В силу неоднозначности пути, проходиI ел со мого звуком в пределах диаграмм направ ленности антенн точность известного способа невысока. Наиболее близким к данному техниче скому решению  вл етс  способ бистатического акустического зондировани  атмосферы, согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают импульс акустического излучени , принимают рассе нное излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом импульса акустического излучени , по величине которого суд т о метеопараметрах атмосферы.THE METHOD OF THE BYSTATIC ACU. STOMIC SENSING OF THE ATMOCIEPLI according to which a pulse of acoustic radiation is sent to the investigated area of the atmosphere, receive a scatter of Hde radiation and record the time interval between the sending and receiving them. acoustic radiation pulse, which is judged by the meteorological parameters of the atmosphere, differing in that. what. The invention relates to meteorological instrumentation and can be used to remotely measure air temperature, wind speed and direction. The known method of bistatic acoustic sounding of the atmosphere, according to which a sound wave is sent to the investigated region of the atmosphere, the scattered wave is received by a system of a ring of microphones and the air temperature and wind speed are judged by the time delay of the sound pulse. in order to increase the accuracy of sounding, during the time of sending an acoustic radiation pulse, the angle between the direction of the acoustic radiation pulse sending and the direct connecting emitter and receiver with a speed of Co (P-1) Vd sln (a-fj8), rad / s, cos а - (sin «+ sin p) ctg (a -fp) where P is a given dimensionless parameter, .. Co is the speed of sound on ground level; d is the distance between the emitter and receiver. .. Ogs ft are the angles between the straight line connecting the emitter and receiver, and the axes of the transmitting and receiving system radiation patterns at the moment of time, coinciding with the center of the time interval for sending the pulse. O 00 IOO Due to the ambiguity of the path, the sound was transmitted within the limits of the antenna directivity diagrams, the accuracy of the known method is low. The closest to this technical solution is the method of bistatic acoustic sounding of the atmosphere, according to which a pulse of acoustic radiation is sent to the studied area of the atmosphere, receive scattered radiation and record the time interval between the sending and reception of a pulse of acoustic radiation, according to the magnitude of which judge the atmospheric meteorological parameters .

Description

Однако известный способ имеет невысокую точность зондировани  из-за уширени  длительности принимаемого звукового импульса за счет иеоднозначностм пути, проходимом звуковым импульсом. Цель изобретени  - повышение точности зондировани . Дл  этого в известном способе бистатического акустического зондировани  атмосферы , согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают импульс акустического излучени , принимают рассе н .мое излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом импульса акустического излучени , по величине которого суд т о метеопараметрах атмосферы,.втечение времени гюсылки импульса акустического излучени  уменьшают угол между направлением посылки импульса акустического излучени  н пр мой, соедин ющей- излучатель и приемник со скоростью v - s- -Q-::cos о; - sin (X -1- sin/j где П - заданный безразмерный параметр, . Со - скорость звука на уровне земли; d - рассто ние между излучателем и приемником; аи -углы между.пр мой, соедин ющей излучатель и п шемни.к, и ос ми диаграмм направленности передающей и Приемной антенн в момент времени, совпадающий с центром интервала времени посылки импульса. На фиг,1 приведена при| ципиальна  схема, по сн юща  способ биостатического акустического зондировани ; на фиг.2 устройство , реализующее способ. Излучатель звука Т излучает в исследуемую область атмосферы импульс акустического излучени  по углам а к пр мой, соедин ющей излучатель, звука Т и приемник F.Рассе нное излучение принимаетс , под углом j к этой же пр мой на рассто нии а. При фиксированных углах излучени  и приема а и/З импульс акустического излучени  длительности TU излученный в телесном угле 1р за счет различи  путей, проходимыхзвуковой волной, будетуширен на величину А L/C, где А L LI- Ls АВ + +ВС, С скорость звука. В результате точиость измерени  интервала времени между пось1лкой и приемом импульса, определ ема  длительностью принимаемого импульса Гпр ги -f-AL/C не может быть повышена только за счет уменьшени  Ти . Уменьшить Ги имеет смысл только до величины сравнимой с AL/C. Уменьшение телесного угла 1/ также ограничено максимальными габаритами акустических антенн и частотами сигнала. При уменьшении угл.а а в течение времени Ги посылки импульса акустического излучени  происходит временное сжатие принимаемого рассе нного импульса. В направлении под углом а Л- })/2 которому соответствует более длинный путь распространени  звука Li, излучение посылаетс  раньше, а в направлении.под углом а -rip/2 ,при котором путь L2 короче, - позже . В результате рассе нна  волна приходит в точку приврла F. по пут м Li и La с меньшим запаздыванием друг относительно друга.. Если обозначить через П коэффициент сжати  прин того рассе нного импульса П - Р акустического излучени  - длительность прин того рассе нного импульса при уменьшении угла а нетрудно из геометрических соотношений на чертеже получить требуемую скорооть уменьшени  угла а - С(П-1) d (го)+ ., cosG:(to)- sin а (Ib jctg « (to ) -f/ j Максимальна  скорость уменьшени  угла а определ етс  физическими ограничени ми . Например, при использовании частотного способа сканировани  диаграммы направленности акустической системы, максимальна  скорость V определ етс  длительностью Тц сектором сканировани  Att и длиной волны акустического излучени . В этом случае максимальное значение параметра П не превышает 50. На фиг.2 изображено устройство, реализующее данный способ, где I - синхронизатор , 2 - передатчик, 3 - антенна с частотным сканированием диаграммного луча, 4 - антенна, 5 - приемник, б - измеритель временных интервалов, 7 - миниЭВМ. Передатчик 2, управл емый сигналами с синхронизатора 1, вырабатывает мощные импульсы длительности Ги электрических колебаний с линейно-измен ющейс  чистотой звукового диапазона и временным интервалом между ними Тп большим, чем врем  прохождени  акустического излучени  ПС трассе зондировани . Данные колебани  антенной с частотным сканированием 3 преобразуютс  в звуковые и посылаютс  в атмосферу под направлением, измен ющимс  пропорционально их частоте . Рассе нные в атмосфере звуковые импульсы принимаютс  другой антенной 4, разнесенной относительно первой на рассто ние d, преобразуютс  в электрический сигнал, который поступает в приемник 5, где он усиливаетс , фильтруетс  из фона помех и детектируетс . Далее огибающа  прин того сигнала поступает в измеритель временных интервалов б, который измер ет разность во времени моментов поступлени  в него прин того импульса и опорного импульса с синхронизатора, совпадающего во времени с центром интервала посылки зондирующего импульса, и выдает информацию в ней на мини ЭВМ 7 в двоичном коде, позвол ющей по заложенному в пам ть алгоритму определить значение метеопараметра . Кроме того, с синхронизатора наHowever, the known method has a low accuracy of sounding due to the broadening of the duration of the received sound pulse due to the unique significance of the path traveled by the sound pulse. The purpose of the invention is to improve the accuracy of sounding. For this, in the known method of bistatic acoustic sounding of the atmosphere, according to which an acoustic radiation pulse is sent to the investigated area of the atmosphere, my radiation is scattered, and the time interval between the transmission and reception of the acoustic radiation pulse, measured according to the atmospheric meteorological parameters, is recorded. Acoustic radiation pulse guiding time reduces the angle between the direction of the acoustic radiation pulse on the direct connecting-emitter and receiver with speed v - s- -Q - :: cos о; - sin (X -1- sin / j where P is the given dimensionless parameter,. Co is the speed of sound at ground level; d is the distance between the transmitter and the receiver; a and angles between the straight line connecting the transmitter and the second. k, and the axes of the transmitting and receiving antenna patterns at the moment of time, coinciding with the center of the time interval for sending the pulse. Fig. 1 is a schematic diagram explaining the method of biostatic acoustic sounding; Fig. 2 shows a device implementing the method. The sound emitter T emits a pulse to the investigated area of the atmosphere. from acoustic radiation at angles a to the direct connecting the radiator, sound T and receiver F. The diffuse radiation is received at an angle j to the same straight line at distance a. For fixed emission and reception angles a and / h, an acoustic pulse radiation duration TU emitted in solid angle 1p due to the difference in paths traveled by the sound wave will be increased by the value of A L / C, where A L LI- Ls AB + BC, C is the speed of sound. As a result, the accuracy of the measurement of the time interval between the moment and reception of the pulse determined by the duration of the received the impulse gp gi -f-al / c cannot be increased only by decreasing T. Reducing Ki makes sense only to a value comparable to AL / C. The reduction of the solid angle 1 / is also limited by the maximum dimensions of the acoustic antennas and the signal frequencies. With a decrease in the angle a in the course of the time Gu is sent to the pulse of acoustic radiation, the received scattered pulse temporarily compresses. In the direction at an angle a L-}) / 2 to which the longer propagation path of the sound Li corresponds, the radiation is sent earlier, and in the direction. At an angle a-rip / 2, in which the path L2 is shorter, later. As a result, the scattered wave arrives at the point greeted by F. along the paths of Li and La with a smaller delay relative to each other. If we denote by P the compression coefficient of the received scattered pulse P - P of the acoustic radiation - the duration of the received scattered pulse with decreasing of the angle a it is not difficult from the geometric relations in the drawing to obtain the required rate of decrease of the angle a - C (P-1) d (go) +., cosG: (to) - sin a (Ib jctg "(to) -f / j Maximum reduction rate angle a is determined by physical limitations. For example, when using tea The maximum speed of V is determined by the duration Tz of the scanning sector Att and the wavelength of the acoustic radiation. In this case, the maximum value of the parameter P does not exceed 50. Figure 2 shows a device that implements this method, where I is a synchronizer , 2 - transmitter, 3 - antenna with frequency scanning of the beam beam, 4 - antenna, 5 - receiver, b - time interval meter, 7 - mini-computer. Transmitter 2, controlled by signals from synchronizer 1, generates powerful pulses of the duration Gu of electrical oscillations with a linearly varying purity of the sound range and a time interval between them Tn longer than the acoustic propagation time of the PS sounding path. These oscillations by the frequency-scan antenna 3 are converted into sound waves and sent to the atmosphere in a direction varying in proportion to their frequency. The scattered sound pulses in the atmosphere are received by another antenna 4, spaced apart from the first by distance d, converted into an electrical signal, which is fed to the receiver 5, where it is amplified, filtered from the background noise and detected. Next, the envelope of the received signal enters the time interval meter b, which measures the difference in time between the arrival of the received pulse and the reference pulse from the synchronizer, which coincides in time with the center of the interval of the sending pulse, and provides information on the mini-computer 7 in the binary code, which allows determining the meteorological parameter by the memory algorithm. In addition, from the synchronizer to

////V/// Y////////////////7///////////// V /// Y //////// // 7 /////////

приемник также поступает сигнал запрета на врем  посылки зондирующего импульса. По сравнению с прототипом при зондировании по за вленному способу точность измерений на той же дальности повышаетс  приблизительно в 50 раз. При этом ухудшени  отношени  сигнал/шум не происходит. Следовательно, при заданной максимальной погрешности измерений за вленный способ существенно также повышает максимальную дальность зондировани , поскольку позвол ет проводить достоверные измерени  на большей дальности, где отношение сигнал/шум меньше. Это достигаетс  ухудшением пространственного разрешени  от 20 м в прототипе до 40 м в за вленном способе. Однако пространственное разрешение в 40 м  вл етс  также достаточно высоким и не достигаемым приборами , используемыми в насто щее врем  в метеорологии.the receiver also receives a signal to prohibit the time of sending the probe pulse. Compared with the prototype, when probing according to the claimed method, the accuracy of measurements at the same range increases approximately 50 times. No deterioration in the signal-to-noise ratio occurs. Therefore, with a given maximum measurement error, the invented method also significantly increases the maximum sensing range, since it allows reliable measurements at a longer range, where the signal-to-noise ratio is less. This is achieved by degrading the spatial resolution from 20 m in the prototype to 40 m in the inventive method. However, the spatial resolution of 40 m is also sufficiently high and not attainable by the instruments currently used in meteorology.

W7/W7 /

Фиг.11

XX

XhXh

4four

«M:: "M ::

ЧH

Claims (1)

(54X57) СПОСОБ БЙСТАТИЧЕСКОГО АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ, согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают импульс акустического излучения, принимают рассеянное излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом.им - . пульса акустического излучения, по величине которого судят о метеопараметрах атмосферы, отличающийся тем, что,(54X57) METHOD OF BYSTATIC ACOUSTIC SENSING OF THE ATMOSPHERE, according to which a pulse of acoustic radiation is sent to the investigated area of the atmosphere, receive scattered radiation and record the time interval between the sending and receiving. pulse of acoustic radiation, the largest of which is judged on the meteorological parameters of the atmosphere, characterized in that
SU823548624A 1982-12-22 1982-12-22 Method of bistatic acoustic atmospheric sounding SU1088513A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823548624A SU1088513A1 (en) 1982-12-22 1982-12-22 Method of bistatic acoustic atmospheric sounding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823548624A SU1088513A1 (en) 1982-12-22 1982-12-22 Method of bistatic acoustic atmospheric sounding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1088513A1 true SU1088513A1 (en) 1992-09-15

Family

ID=21048337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823548624A SU1088513A1 (en) 1982-12-22 1982-12-22 Method of bistatic acoustic atmospheric sounding

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1088513A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Литти K.F. Акустические методы дистэнциоиного зондировани атмосферы. -ТИИЭР. 1969. т. 57, № 4. с. 223-224. Богушевич А.Я., Красненко Н.П, О возможности определени температурного профил атмосферы методом акустического зондировани . - Метеорологи и гидрологи , 1982, Nfe 3, с. 106-110. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6856273B1 (en) Miniature radio-acoustic sounding system for low altitude wind and precipitation measurements
JP3491172B2 (en) Method for telemetry of three-dimensional velocity of fluid such as air or water
CN100545591C (en) Be used to measure the system and method for bin capacity
US4351188A (en) Method and apparatus for remote measurement of wind direction and speed in the atmosphere
US4573352A (en) Apparatus for measuring wind-speed and/or direction
RU2451300C1 (en) Hydroacoustic navigation system
GB2121174A (en) Measurement of distance using ultrasound
Kaimal et al. An acoustic Doppler sounder for measuring wind profiles in the lower boundary layer
SU1088513A1 (en) Method of bistatic acoustic atmospheric sounding
RU85001U1 (en) DOPPLER ACOUSTIC LOCATOR FOR MONITORING THE WIND FIELD AND TURBULENCE IN THE ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER
JPS61180390U (en)
JP3156012B2 (en) Concrete structure thickness measurement method
RU2158431C1 (en) Sonar synchronous distance-measuring navigation system for hollow sea
JPH0635963B2 (en) Method and apparatus for measuring atmospheric temperature and humidity using wave propagation
SU1105847A1 (en) Method of acoustic probing of atmosphere
SU1088512A1 (en) Method of acoustic-optical atmospheric sounding
RU1178209C (en) Method of radio-acoustic sound of atmosphere
SU1101017A1 (en) Method of measuring wind velocity
SU1123397A1 (en) Method of determining immediate value and structural constant of wind velocity
JPS60129678A (en) Sodar apparatus
Sisterson et al. SODAR CAUBRATION METHOD
SU834652A1 (en) Method and device for acoustic probing of near-ground atmosphere layer
JPS61260109A (en) Measuring instrument for concrete thickness
RU1605814C (en) Method of acoustic sounding of rain parameters
SU1084707A1 (en) Method and device for determination of presence and location of non-uniformities in uhf-range electromagnetic wave transmission line