Способ определения температуры атмосферы

ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСИОМ,Г С(72) 8.И. Сидько-и Л,Г. Шаманаева (71) Институт оптики атмосферыТомс- кого филиала Сибирского отделения АН СССР и Харьковский институт радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР Иф 762575, кл. 6 01 Я 1/00, 1979,2. Красненко Н.П. Акустическое зондирование температурного профиля атмосферы. У 8 сесоюзный симпозиум по лазерному и акустическому зондированию атмосферы, - Тезисы докладов. Ч. 11. СО АН СССР. Институт оптики ,атмосферы. Томск, 1978, с, 101-103 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ АТМОСФЕРЫ путем посылки в исследуемую область атмосферы акустического импульса, приема рассеянного акустического излучения и определения искомой температуры по времени распространения акустического излучения потрассе, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, посылаемый акустический импульс фокусируют вдоль прямой линии, ортогональной направлению посылки, а принимаютизлучение в телесном угле ОСЙ 7 СЗгде Щ,- заданная угловая расходимость сфокусированного посланногоакустического излучения в плоскости,ортогональной линии фокусировки.10291 5 10 35 Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии.Известен способ определения температуры атмосферы путем посылки на заданную высоту лазерного импульса, создающего пробой в воздухе, приема возникшего акустического импульса и определения искомой температуры по интервалу времени между посылкой лазерного и приемом акустического импульса 1 1.В известном способе предполагают, что акустическая энергия возникает в месте пробоя одновременно с посыл" кой лазерного импульса. Это влияет на точность определения искомого параметра.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения температуры атмосферы путем посылки в исследуемую область атмосферы акустического импульса, приема рассеянного акустического излучения и определения искомой температуры по времени распространения акустического излучения по трассе(2). Однако данным способом невозможно измерить температуру атмосферы с приемлемой точностью иа-за малого пространственного разрешения.Целью изобретения является повышение точности определения температуры эа счет уменьшения угловой расходимости передающей и приемной антенн. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения температуры атмосферы путем посылки висследуемую область атмосферы акустического импульса, приема .рассеянного акустического излучения и определения искомой температуры по времени распространения акустического излучения по трассе, посылаемый акустический импульс фокусируют вдоль прямой линии, ортогональной направлению посылки, а принимают излучение в телесномугле 0 ЮХ 3, где Щи - заданнаяугловая расходимость сфокусированного посланного акустического излуче"ния в плоскости, ортогональной линии фокусировки.На фиг. 1 приведена геометрия бис татической зондирующей систеею с уг"лами наклона фя и фр передающей иприемной антенн, угловой полушириной диаграмм направленности Щ, и у и высотой расположения рассеивающего 18 1объема (пространственное разрешениеее ограничено размером объема рассеяния, заштрихован); на фиг. 2 - схемазондирования атмосФеры; на фиг. 3 блок-схема устройства, реализующегопредложенный способ,Из геометрии фиг. 1 следуетВ- ВАВ = Ви+ф ВР =(В, -В, )/2+ (ВР-ВР)/2 (1)Скорость С распространения звука ватмосфере связана с температурой известной зависимостьюС 2005 1 Т,. (2)5 где Т " абсолютная температура, К,Поэтому, зная время прохождениязвуком известного расстояния В, можно определить абсолютную температуруТ из соотношения31 Сф20 рОУ 402,00251Как следует из (3), относительнаясреднеквадратичная погрешность измерения температуры, обусловленная по 5 грешностью определения длины трассыраспространения, имеет видДля определения температуры с приЗ 0 емлемой погрешностью требуется с высокой точностью определять длину трассы распространения . С учетом малостиуглов 3 и "р можно записать1-ф (6)Т фп+Р,)или учитывая, чтоВН/з 1 пфВр фф Н/э 1 п фф (7) проводят упрощениеф 1 и фР+РЯп ФИД.:9 э Фп+ЭЬ"ФРВ предлагаемом способе угловая рас" ходимость передающей и приемной антенн уменьшается путем фокусировки посылаемого излучения вдоль прямой, ортогональной направлению излучения и приеме рассеянного излучения в малом телесном угле ОФЙ. -ТСФ 4Ввиду того, что погрешность дТ измерения тевее 1 атуры аддитивно зависит от углов поля зрения Я, и ф пе-редатчика и приемника предположим, что7 иЭ"рЪ (9)3 1029Устройство синхронизации 1 запускает генератор 5 акустических колебаний, формирующий электрический импульс звуковой частоты, который усиливается усилителем мощности 6, и с помощью электроакустических преобразователей 2 излучается в виде акустического импульса, который фокуси" руется вдоль линии, ортогональной направлению распространения, цилинд". 10 рической линзой 1. Одновременно устройство синхронизации запускает из" меритель временных интервалов 7. Рассеянное в малом телесном угле,Я: электроакустическое излучение прини мается при помощи сферической линзы 118 Ф.1 О и электроакустического преобразователя 9, усиливается в акустическом приемнике 8 который при превышении принимаемого сигнала порогового уровня вырабатывает. импульс остановки, измерителя временных интервалов 7, с выхода которого сигнал, пропорциональный времени распространения акустического излучения, по трассе поступает на вычислительное устройство 11, где происходит определение искомого параметра по формуле (3). Предлагаемое устройство обеспечивает возможность измерения температуры с приемлемой погрешностью.аааю а Тираж 710 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 1 13035, Москва, 3-35, РауисноеСССР Заказ 19 аюа ект едактор А. Гулько Тех Филиал ППП "Патент", г. Ужго Подкомитета и открыти ская наб; М 5ааааюаая, 4