Способ радиоакустического зондирования атмосферы

аю а 1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИ 01 а ОПИСАНИЕ ИЗОБАТЕ НИЯ ЬСТВ о-г/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИД(72) М, 10. Орлов и Б.С. Юрчак (71) Институт экспериментальной метеорол гии/ (54) (57) 1. СПОСОБ РА,ПИОАКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем излучения в атмосферу акустического им. пульса с сннусоидзльным заполнением длиной волны 1 облучения распространяющегося(зкустйческого импульса спомощью" радиолока. иионной станции электромзпппным излучени-ем длиной волны 2 Ь, приема отраженного т акустического импульса радиолокационноо эхо.сигизла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения профиля влажности по трассе зондирования, измеряют мощность отраженного раднопокационного сигнзлав каждой точке трассы, по которой находят коэффициент ослабления звука в каждой точ. ке, определяют профиль температуры по вы- соте и по полученным значениямтемпературы и коэффициента ослабления звука находят искомые значения влажности для каждой точки2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й . е с я тем, что профиль температуры определяют по скорости распространения акустического импульса путем измерении"допплербвского"10 20 25 Коэффициент .молекулярного поглощениязвука в атмосфере определяется температурой и в" осйовном количеством" водяногопара, В акустическом методедля измерениякоэффициентов затухания звука предполага.ется использование двух идентичных акусти.ческих локаторов, работающих на различныхчастотах й режиме приема акустическогозондирувщего нзлучения, рассеянногоназад от турбулентных пульсаций температуры и35ветра. Недостатком этого метода являетсяпредположение об нзотропности и однород. ности турбулентности, н необходимость йс.пользования как минимум двух локаторов,40идентичность техйических характеристик которых обеспечивать достаточно сложно, Приэтом метода имеет весто также оцабка.из.за отсутствия сведений о температуре навысоте зондирования, что особенно сущест:венно при инверсиях, Дпя того, чтобы полу.45чить профиль влажности иеобходймо, чтобыво. всем слое; где производится измерение, .существовала бы достаточная интенсивнаятурбулентность.,С другой стороны наличиесильной турбулентности приводит к.появле. ниюдополнительного затухания акустнческо.го сигнала ввиду рассеяния на турбулентных пульсациях температурй и ветра. 1 Изобретение относится к дистанционным способам бесконтактиого измерения метеоро" логических величин и может быть применено в метеорологии для измерения одного из па.раметров, используемых при составлении прогнозов погоды и в научных исследованиях,Известны способы, позволяющие измерять профиль абсолютнои или относительной влаж ности, которые основаны на применении лидара, а также системы акустических локаторов ЕЦ Лидерные способы зондирования, хотя иимеют хорошее разрещенйе по йространству,не работоспособны нока только в чистой ат.мосфере и в ночное время, их применениесвязано с некоторыми непроверяемыми априорными допущениями,Акустический способ измерения профилявлажности основан на том, что коэффициентзатухания звука.в воздухе, обусловленный .вязкостью, теплопроводностью, взаимной диффузией молекул смеси газови тепловым из. лучением, много меньше молекулярного, обусловленного превращением. энергий звуковыхколебаний в энергию внутримолекулярныхдаижений 12), . В основу метода заложены противоречи.вые требования к условиям работы.Наиболее близким способом, зондированияатмосфер по существу решаемой задачи яв. 671535ляется способ радиоакустического определе.ния профиля температуры воздуха 31.Сутцность способа состоит в измерениидопплеровским радиолокатором скорости(РЛС) распространения звука, которая известным образом связана с температуройвоздуха. Метод реализуется путем излучениявертикально вверх мощного акустическогоимпульса, который затем обнаруживаетсядопплеровской РЛС и сопровождается поскорости с одновременной ее регистрацией,При этом электромагнитное излучение отражается от неоднородностей показателя пре.ломления, которые образуются за счет иэ.5 менения плотности воздуха, под действиемакустического импульса,Однако этим способом невозможно изме.рить профиль влажности,Цель изобретения - определение профилявлажности по высоте радиоакустическим методом:.- .,Это достигается тем, что измеряют мощность отраженного радиолокационного сигна., ла в каждой точке трассы, по которой находят коэффициент ослабления звука в каждойточке, определяют профиль температуры повысоте и По полученным значениям темпера.туры и коэффициента ослабления звука на-ходят искомые значения влажности для каж.дой точки трассы,При этом профиль температуры можетбыть определен по скорости распространения.акустического импульса путем измерения допплеровского сдвига частот эхо-сигнала.Способ основан на том, что амплитуда радиолокационного эхо-сигнала отраженног 6 отнеоднородностей показателя преломления, ис.кусственно созданных акустическим излучением, зависит от интенсивности этого излуче.ния на данном участке трассы, которое всвою очередь зависит известным. образом отвлажности и температуры воздуха, Таким об.разом, при известной температуре величинарадиолокационного эхо.сигнала оказываетсязависящей от влажности на данном участкетрассы,Измерение профиля влажности воздуха впограничном слое атмосферы по предлагаемому способу производят следующим образом,При помощи акустического излучателя из.лучают акустический импульс с синусоидаль.ным заполнением: нри помощи радиолокацйойной станции облучают распространяющий.. ся в атмосфере акустический импульс элект.ромагнитным излучателем; принимают отра.женный от акустического импульса радиолокационный эхо.сигнал приемником радиолокационной станции; регистрируют огибающуюотраженного эхо сигнала.; измеряют величинуТехред И.Асталош Редактор С. Титова Корректор С. Шекмар Заказ 9127/3 , Тираж 710ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д; 4/5 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Э 6715 мощности зхо сигнзла путем сравнения его/амплитуды с величиной калибровочного сигна,ла в каждой точке диапазона дальности; вы. числяют произвольную от огибающей зхо-сиг. ,нала в каждой точке диапазона дальности;вычисляют коэффициент ослабления звука в . каждой точке диапазона дальности с помощью , формулы где Р - дальность до акустического импульса;Р - щност радиолоацонного эхосигнала, отраженного от акустического импульса с синусоидальнымзаполнением; определяют профиль абсолютной нли относи,тельной влажности посовокупности эна.чений коэффициентов ослабления звука вкаждой точке диапазона дальности, извест- " 354. ной или иэмереыной температуры воздуха,н известного соотношения между коэффициентом молекулярного ослабления звукас длиной волны Л и относительной илн абсолютной влажностью воздуха при данной.температуре.Предлагаемый способ может быть реализован на основе уже практически действующих установок радноакустического зонди.рования атмосферыПоскольку предлагаемый способ позволяет параллельно .с измерением козффицнен.та затухания звука измерять я профильтемпературй, если,в качестве радиолокаци.онной степени применен допилеровйсийрадиолокатор, то этот метод свободен отаприорных предположений и дает возмож.ность определять профиль как абсолютной,так и относительной влажности.Если профиль температурЫ известен, тов качестве рапиолокацйонной стащрщ мож-но применять общщый некогеренщый радио.локатор.