SU883837A1 - Способ радиоакустического зондировани атмосферы - Google Patents

Description

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для дистанционного измерения профиля абсолютной температуры в атмосфере.

Известен способ радиоакустического зондирования атмосферы, заключающий- 5 ся в посылке непрерывного электромагнитного излучения, непрерывного звукового излучения переменной частоты и определении искомого параметра профиля абсолютной температуры по макси- ¹⁰ муму интенсивности принятого сигнала. Излучаемая частота звука изменяется в соответствии с заданным профилем изменения температуры, который считается линейным, или задается в ¹⁵ виде разложения по эмпирическим ортогональным функциям Обухова. Зондирование сводится к поиску коэффициентов при этих функциях, причем критерием близости заданного модельного ³⁰ профиля температуры к истинному является максимум принимаемой интенсивности сигнала 117.

Однако данный способ зондирования обладает низкой оперативностью . обусловленной необходимостью многократного повторения процесса зондирования с целью выявления максимума отраженного сигнала, и точность определения температуры органичена точностью, с которой задаваемые модельные профили могут описать реальные профили температуры,

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ, заключающийся в посылке непрерывного электромагнитного излучения и пакета акустических волн, приеме электромагнитного излучения, отраженного от пакета акустических волн. Искомый параметр - абсолютная температура в атмосфере определяется по допплеровскому сдвигу частоты принятого сигнала £2 К

Недостатком данного способа является снижение точности и дальности зондирования за счёт нарушения ус ловия оптимального отражения, вследствие изменения скорости распростра- ^k нения звуковой волны под действием радиальной составляющей скорости ветра и атмосферной температуры, что ₅ приводит к уменьшению отношения сигнал/шум на входе приемника.

Цель изобретения - увеличение дальности зондирования и точности определения искомого параметра. ю . Поставленная цель достигается тем, что в атмосферу посылают пакет акустических волн и радиоизлучение, принимают отраженное от акустических волн радиоизлучение и по доппле- 55 ровскому сдвигу частоты принятого радиосигнала определяют искомый параметр. Частоту посылаемого радиосигнала изменяют пропорционально отношению частоты акустического излучения к ₂θ допплеровскому сдвигу частоты принятого радиосигнала.

Выполнение этого условия ведет к максимальности отражения радиосигналов от. акустических волн на всей трассе ₂₅ зондирования.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Устройство содержит передающую ра- . диоантенну 1, акустическую антенну 2 приемную радиоантенну 3, радиогИередатчик 4, управляющее устройство 5, в качестве которого может быть использован варикап с масштабным усилителем преобразователь 6, состоящий из двух частотных детекторов и управляемого делителя; усилитель 7 мощности звуковых сигналов, задающий генератор 8 звуковой частоты, радиоприемник 9, вычислительное устройство 10.

Способ реализуется следующим образом.

Генератор 8 формирует электрический сигнал звуковой частоты, который через усилитель 7 мощности поступает в акустическую антенну 2 и излучается в атмосферу в виде пакета акустических волн. Передатчик 4 вырабатывает радиосигнал, который поступает в передающую антенну 1 и излучается в атмосферу. Отраженный от акустических волн радиосигнал через приемную антенну 3 поступает в приемник 9, куда также поступает сигнал с передатчика.

4. В приемнике 9 происходит выделение допплеровской частоты, которая поступает в вычислительное устройство 10 и в преобразователь 6. В вычислительном устройстве 10 осуществляется определение абсолютной температуры. В преобразователе 6 вырабатывается управляющее напряжение, пропорциональное отношению частоты акустического излучения к допплеровскому сдвигу час тоты принятого сигнала. Это напряжение подается на управляющее устройство 5, которое и осуществляет перестройку частоты радиопередатчика 4.

Преимуществами предлагаемого способа являются увеличение дальности зондирования и повышение точности определения температуры за счет увеличения отношения сигнал/шум на входе приемника.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к метеорологии и может быть использовано дл  дис танционного измерени  профил  абсолю ной температуры в атмосфере. Известен crfoco6 радиоакустического зондировани  атмосферы, заключающийс  в посьшке непрерывного электромагнитного излучени , непрерывного звукового излучени  переменной частоты и определении искомого параметра профил  абсолютной температуры по максимуму интенсивности прин того сигнала . Излучаема  частота звука измен етс  в соответствии с заданным профи лем изменени  температуры, который считаетс  линейным, или задаетс  в виде разложени  по эмпирическим орто гональным функци м Обухова. Зондирование сводитс  к поиску коэффициентов при этих функци х, причем критерием близости заданного модельного профил  температуры к истинному  вл етс  максимум принимаемой интенсив ности сигнала ill ,. Однако данный способ зо1щировани  обладает низкой оперативностью . обусловленной необходимостью многократного повторени  процесса зондировани  с целью вы влени  максимума отраженного сигнала, и точность определени  температуры органичена точностьк , с которой задаваемые модельные профили могут описать реальные профили температуры. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности  вл етс  способ, заключающийс  в посылке непрерывного электромагнитного излучени  и пакета акустических волн, приеме электромагнитного излучени , отраженного от пакета акустических волн. Искомый параметр - абсолютна  температура в атмосфере определ етс  по допплеровскому сдвигу частоты прин того сигнала f2. Недостатком данного спосоЬа  вл етс  снижение точности и дальности зондировани  за счёт нарушени  ус3 лови  оптимального отражени , вследствие изменени  скорости распространени  звуковой волны под действием радиальной составл ющей скорости ветра и атмосферной температуры, что приводит к уменьшению отношени  сигнал/шум на входе приемника. Цель изобретени  - увеличение дал ности зондировани  и точности определени  искомого параметра. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в атмосферу посылают пакет акустических волн и радиоизлучение, принимают отраженное от акустических нолн радиоизлучение и по допплеровскому сдвигу частоты прин того радиосигнала определ ют искомый пара метр. Частоту посылаемого радиосигна ла измен ют пропорционально отношению частоты акустического излучени  допплеровскому сдвигу частоты прин того радиосигнала. Выполнение этого услови  ведет к максимальности отражени  радиосигнал от акустических волн на всей трассе зондировани . На чертеже изображено устройство дл  осуществлени  способа. Устройство содержит передающую ра диоантенну I, акустическую антенну 2 приемную радиоантенну 3, радиог редатчик 4, управл ющее устройство 5, в качестве которого может быть испол зован варикап с масштабным усилителе преобразователь 6, состо щий из двух частотных детекторов и управл емого делител ; усилитель 7 мощности звуковых сигналов, задающий генератор 8 звуковой частоты, радиоприемник 9, вычислительное устройство 10. Способ реализуетс  следующим обра зом. Генератор 8 формирует электрическ сигнал звуковой частоты, который через усилитель 7 мощности поступает в акустическую антенну 2 и излучаетс  в атмосферу в виде пакета акустических волн. Передатчик 4 вырабатывает радиосигнал, который поступает в передающую антенну 1 и излучаетс  в атмосферу. Отраженный от акустичес ких волн радиосигнал через приемнзгю антенну 3 поступает в приемник 9, ку также поступает сигнал с передатчика. 4. В приемнике 9 происходит выд«шение допплеровской частоты, котора  поступает в вычислительное устройство 10 и в преобразователь 6. В вычислительном устройстве 10 осуществл етс  определение абсолютной температуры. В преобразователе 6 вырабатывае-гс  управл ющее напр жение, пропорциональное отношению частоты акустического излучени  к допплеровскому сдвигу час тоты прин того сигнала. Это напр жение подаетс  на управл ющее устройство 5, которое и осуществл ет перестройку частоты радиопередатчика Д. Преимуществами предлагаемого способа  вл ютс  увеличение дальности зондировани  и повышение точности определени  температуры за счет увеличени  отношени  сигнал/шум на входе приемника. Формула изобретени  Способ радиоакустического за1- дировани  атмосферы путем посылки па.кета акустических волн и радиосигналов и приема отраженных от акустических волн радиосигналов, по допплерОЕ;скому сдвигу частоты которых суд т об исследуемых параметрах атмосферы, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  дальности зондировани  и повьшени  точности, частоту каждого посыпаемого радиосигнала измен ют относительно предьщушего пропорционально отнощению частоты акустического излучени  к допплеровскойу сдвигу частоты предыдущего прин того радиосигнала . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Кон А.И. Налбанд н О.Г. Радиоакустическое зондирование атмосферы непрерывным излучением. Извести  АН СССР. Физика атмосферы и океана, , 1978, т. 14, № 8.
2. 2.Bull. Amer. Meteor. Soc. . 54, К 9, 1973, p. 912-919 (прототип).

   V7