Способ акустического зондирования атмосферы

СОЮЗ СОВЕТЮЭВМШаРЕСПУБЛИК х 01 В 1 00 ГОСУДАРСПО ДЕЛ ЗОБРЕТЕНИЯ ПИСАНИссов ( яние междумосферы и ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЦТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт оптики атмосферыТомского филиала СО АН СССР(56) 1, Патент США 94143547,кл. 6 01 % .1/06, 1979.2. 1.С. Ка 1 ва 1, 0.С.Нац 8 еп "Апассцзг 1 с йорр 1 ег аоцпдег Еог шеавцгдпд мдпд ргоГ 11 ев 1 п сне 1 омгЬоцпдагу 1 ацегв".-,1 оцгп.Арр 1.Мег,1977, ч, 16, р. 1298-1305 (прототип).(54)(57) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем посылкив исследуемую область атмосферы акустической энергии и приема отражен 1 И А ного эхо-сигнала, по допплеровскомусдвигу частоты которого судят обискомом атмосферном параметре, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерений,прием отраженного эхо-сигнала от каждой исследуемой области атмосферыосуществляют в пределах телесногоугла , не превышающего телесныйугол посылаемой акустической энергиии равного где г - заданное рассто исследуемой областью ат приемником,Э. - длина волны изучаемо тической энергии.1105847 3 45 У"44 фХ Изобретение относится к техникеизмерений метеорологических параметров атмосферы и может быть использовано для дистанционного измеренияскорости ветра. 5Известен способ акустическогозондирования атмосферы путем посыпки в исследуемую область атмосферыакустической энергии и приема множеством приемников отраженного эхосигнала, по частотному сректру которого судят об искомом атмосферномпараметре 13,Однако в известном способе приемотраженного эхо-сигнала осуществляет ся не в оптимальных телесных углахприемников акустической энергии.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ акустического зондирования атмосферы путем посылки в ис следуемую область атмосферы акустической энергии и приема отраженногоэхо-сигнала, по допплеровскому сдвигучастоты которого судят об искомоматмосферном параметре 121. 25Однако известный способ характеризуется невысокой точностью измеренийиз-за постоянного телесного угла приесма акустической энергии, равного 16 .Цель изобретения - увеличение точ З 0ности измерений.Цель достигается тем, что согласноспособу акустического зондированияатмосферы путем посылки в исследуемуюобласть атмосферы акустической энергии35и приема отраженного эхо-сигнала,по допплеровскому сдвигу частоты которого судят об искомом атмосферномпараметре, прием отраженного эхо-сигнала от каждой исследуемой областиатмосферы осуществляют в пределах телесного угла 3, не превышающеготелесный угол посылаемой акустическойэнергии и равного где г - заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником,в .длина волны излучаемой акустической энергии.Эхо-сигнал, принимаемый приемником акустической э.нергии от исследуемой области атмосферы, движущейся, напри 55 мер, со скоростью О , имеет частоту О; которая является суммой частоты излученного сигнала и частоты Доппле ра. Из-за того, что исследуемаяобласть атмосферы, от которой происхо-дит рассеяние, имеет вполне определенные конкретные размеры, эхо-сигналот каждой элементарной рассеивающегообъема исследуемой области атмосферыимеет свой допплеровский сдвиг частоты. Последнее связано с тем, что радиус-вектор каждого элементарногорассеивающего объема из точки расположения приемника имеет свой угол снаправлением движения среды О . В результате, в принятом эхо-сигнале отисследуемой области атмосферы, имеющей характерный размер, наблюдается изменение К, в пределах Л, Оценкавеличины акр для рассматриваемогослучая составляет где г - заданное расстояние между исследуемой областью атмосферы и приемником; 3. - длина волны излччаемой акустической энергии.Движение среды через исследуемый объем атмосферы приводит также к изменению характеристик среды в исследуемом объеме атмосферы с периодом порядка и. Это изменение характерис-. тик среды также обуславливает уширение спектра частот отраженного эхо-сигнала. Результирующее увеличе. ние ширины спектра частот отраженного эхо-сигналадЪ составит ь Ы: дбО+ - = - 4. - (2) О О 0 ХВеличина дЖ, являясь функцией имеет минимум при =Ъ 2, Таким образом, существует оптимальный размер исследуемой области атмосферы, когда уширение частотного спектра отраженного эхо-сигнала будет минимальным. Соответствующий оптимальному размеру исследуемой области атмосферы телесный угол составляет На чертеже приведена принципиальная схема устройства акустического зондирования.Устройство содержит приемо-пере-дающую антенну 1, представляющую собой решетку громкоговорителей, переключатель 2 числа громкоговорителей в решетке 2, переключатель прием"Заказ 5596/36 Тираж 711 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4 Э, . 1105847 4передача 3, передатчик 4, приемник громкоговорителей в решетке таким 5, систему регистрации 6. образом, чтобы обеспечить оптимальПередатчик 4 вырабатывает импульс. ную величину телесного угла приема. частотыфЪ, который через переключатели 3 и 2 поступает на антенну 1Таким образом, выбором оптимально- и излучается ею. Эхо-сигнал от ис- го телесного угла приема отраженного следуемой области атмосферы принимает от исследуемой области атмосферы эхося решеткой громкоговорителей антен- сигнала обеспе ивается повышение ны 1, причем переключатель 2 осущест- точности измерений атмосферных паравляет подключение дополнительных 1 О метров.