Способ бистатического акустического зондирования атмосферы

(51)5 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ния точности зондироваремени посылки импульса лучения уменьшают угол нием посылки импульса лучения и прямой, соедиель и приемник со скорос.целью повыш ния, в течение в акустического и между направл акустического из няющий излучат стью/сю зразмерный параметр,ука на уровне земли;между излучателем и й, соединяюоеями диагедающей и ремени, сов-,. ала времени тение от иборостр для дист ы воздух Изобр ескому и ользован емперату ия ветраосится к метеорологиению и может быть исанционного измерения , скорости и направлеИзвестен спосо стического зондиро гласно которому в атмосферы посылаю нимают рассеянну кольца микрофонов звукового импульса воздуха и скорости б бист вания иссле т звук ю вол и повр судят етра. атического акуатмосферы, содуемую область овую волну, прину системой из емени задержки . о температуре К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Институт оптики атмосферы Томскогофилиала СО АН СССР(56) Литти К.Г; Акустические методы дистанционного зондирования атмосферы. - ТИИ-.3 Р, 1969, т. 57, М 4, с. 223-224.Богушевич А.Я., Красненко Н.П, О возможности определения температурногопрофиля атмосферы методом акустическогозондирования. - Метеорология и гидрология,1982; М 3, с. 106-110,, . (54)(57) СПОСОБ БИСТАТИЧЕСКОГО АКУ СТИЧЕСКОГО ЗОНДИ РО ВАН И Я АТМОСФЕРЬ 1, согласно которому в исследуемуюобласть атмосферы посылают импульс акустического излучения, принимают рассеянное излучение и фиксируют интервалвремени между посылкой и приемом импульса акустического излучения, по величине которого судят о метеопараметрахатмосферы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,де П - заданный беП 50;С;р - скорость звб - расстояниериемником;аи 3- углы между прямщей излучатель и приемник,амм направленности периемной системы в моментадающий с центром интеросылки импульса,СО В силу неоднозначности пути, проходиР г мого звуком в пределах диаграмм направ- :ъф ленности антенн точноеть известногоф способа невысока. ЫНаиболее близким к данному техниче- скому решению является способ бистатического акустического зондирования атмосферы, согласно которому в исследуемую область атмосферы посылают импульс акустического излучения, принимают рассе- янное излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом импульса акустического излучения, по величине кота-. рого судят о метеопараметрах атмосферы, 1088513Однако известный способ имеет невысокую точность зондирования иэ-эд уширения длительности принимаемого звукового импульса за счет неоднозначности пути, проходимом звуковым импульсом.Цель изобретения - повышение точности зондирования,Для этого в известном способе бистатического акустического зондирования атмосферы, согласно Которому в исследуемуо область атмосферы посылаот импугьс акустического излучения, принимаот рассеянное излучение и фиксируют интервал времени между посылкой и приемом импульса акустического излучения, по величине которого судят о метеопардметрах атмосферы, в течеие времени посылки импульса акустического излучения уменьшают угол между аправлеием посылки импульса акустического излучения и прямой, соединяющей излучатель и приемник со скоростьюгде П - заданный безразмерный параметр, 1 П 30;Со - скорость звука на уровне земли; д - расстояние между излучателем и приемикол;аи р - углы между, прямой, соединяющей излучатель и приемник, и осями диаграмм направлености передаощей и приемной антенн в мамет времени, совпадающий с центром интервала времени посылки импульса.На фиг,1 приведена принципиальная схема, полсняющал способ биостатического акустического зондирования; на фиг,2 - устройство, реалиэующес способ.Излучатель звука Т излучает в исследуемую область атмосферы импульс акустичсского излучения по углам а к прямой, соединяющей иэлучател ь. звука Т и п рием" ник Б. Рассеяное излучение принимаетсл, год углом д к этой же прямой на расстоянии а.При фиксированных углах излучения и приема а и/3 импульс акустического излучения длительности тизлученьйв телесном угле ф за счет различил путей, проходимых звуковой волной, будет уширсн на величину ЛЫС, где Л .=Ь=АВ+ +ВС, С - скорость звука. В результате точность измерения интервала времсни между посылкой и приемом импульса, определяемая длительностью принимаемого илпульса тпр -- т, +Л/С не может быть повышена только зд счет уменьшения т . Уменьшить тлмеет смысл только до величины сравнимой с Л./С, Уменьшение 5 телесного угла 1 такке ограничено максимальными габаритами акустических антенн и частотами сигнала.При уменьшении угла а в течение времени тпосьлкл импульса акустического излучения происходит временное сжатие прини 1 лаемого рассеянного импульса. В направлении под углом а+ ф/2 которому соответствует более длинный . путь распространения звука 1, излучение посылается ранше, а в направлении под углом а - ,ф/2,при котором путь .2 короче, - позже, В результате ргссеяннал волна прихо- дит в точку приема В 10 путями 2 с меньшим запаздыванием друг относитель о друга,Если обозначить через П коэффициент сжатил принятого рассеянного импульса акустлческого излучения П = - - где1 2 г пр - длительность принятого рассеянного импульса при уменьшении угла а нетрудно из геометрических соотношений на чертеже получить требуемую скорость уменьшения угла а СП - 1зпа (со ) +3 )"сза ,т:ырраъ)+ ьд 5Максимальная скорость уменьшения угла а определяетсл физическими ограничениями, Например, при использовании частотного способа сканирования диаграммы направленности акустической системы, максимальная скорость Ч определяется длительностью тсектором сканирования Ла и длиной волны акустического излуче нил, В этом случае максимальное значение гдрдметрд П не превьнвдет 50.На фиг,2 изображено устройство, реализующее данный способ, где- синхронизатор, 2 - передатчик, 3 - антенна с частотным сканированием дйагрдммного луча, 4 - антенна, 5 - приемник, 6 - измеритель временных интервалов, 7 миниЭВМ,Передатчик 2, управляемый сигналами с синхронизатора 1, вырабатывает мощные импульсы длительности 7 электрических колебаний с линейно-изменяющейся чдс 1 отой звукового диапазона и временным интервалом между ними Тбольшим, чем время прохожденич акустического излучения по трассе зондирования, Данные колебания антенной с частотным сканированием 3 преобразуются в звуковые и посылаются в атмосферу под направлением, изменяющимся пропорционально их. частоте. Рассеянные в атмосфере звуковые импульсы принимаются другой антенной 4; разнесенной относительно первой на расстояние б, преобразуются в электрический сигнал, который поступает в приемник 5, где он усиливается, фильтруется из фона помех и детектируется. Далее огибающая принятого сигнала йоступает в измеритель временных интервалов 6, который измеряет разность во времени моментов поступления в него принятого импульса и опорного импульса с синхронизатора, совпадающего во времени с центром интервала посылки зондирующего импульса, и выдает информацию в ней на мини 38 М 7 в двоичном коде, позволяющей по заложенному в память алгоритму определить значение метеопараметра. Кроме того, с синхронизатора на приемник также поступает сигнал запрета на время посылки зондирующего импульса.По сравнению с прототипом при зондировании по заявленному способу точность 5 измерений на той же дальности повышаетсяприблизительно в 50 раз. При этом ухудшения отношения сигнал/шум не происходит.Следовательно, при заданной максимальной погрешности измерений заявленный 10 способ существенно также повышает максимальную дальность зондирования, поскольку позволяет проводить достоверные измерения на большей дальности, где отношение сигнал/шум меньше, Это достигает ся ухудшением пространственногоразрешения от 20 м в прототипе до 40 м в заявленном способе. Однако пространственное разрешение в 40 м является также достаточно высоким и не достигаемым при борами, используемыми в настоящее времяв метеорологии.1088513 оставитель ехред М,М Корректор С.Лисина Редакто Гиринская нта каз 4061 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ СССР ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 роизводств