Основные разделы


Измерения скорости звука в атмосфере методом РАЗ

Измерения скорости звука в атмосфере методом РАЗ производят по доплеровскому сдвигу частоты отраженного от звуковой посылки радиосигнала:

. (1.6)

Эти измерения являются основными при определении температуры среды и компонентов скорости ветра [3].

Теоретическим и практическим вопросам точности оценивания температуры методом РАЗ в литературе уделяется значительное внимание. В 80-е годы данный вопрос обсуждался для случая, когда компенсация лучевой скорости ветра осуществляется по данным акустического локатора. Результаты этих исследований достаточно подробно представлены в [4].

Авторы Страут Р., May P.T были первыми, кто учел на практике при измерении температуры с помощью РАЗ-профилера вертикальное движение воздуха. Это стало возможным после разработки соответствующего спектрального процессора, позволяющего оценивать наряду с достаточно большим доплеровским сдвигом, порождаемым акустической волной, сравнительно малое значение доплеровской частоты, обусловленное ветром. Выполнение коррекции позволило значительно уменьшить расхождение между данными РАЗ и радиозонда.

Однако систематическое отклонение в результатах продолжает присутствовать: температура, полученная методом РАЗ, отличается от температуры, измеренной радиозондом на той же высоте.

В работе [10] предложен подход, позволяющий оценивать погрешности температурных измерений с помощью метода РАЗ, которые зависят от величины горизонтального ветра, положения акустического источника по отношению к антенне радара и от интенсивности турбулентности в нижней части зондируемого слоя.

В статье [32] анализируется составляющая ошибки, обусловленная различием в интенсивностях радиосигнала, рассеянного различными частями акустической посылки. Сигнал, полученный от нижней части пакета, является более интенсивным, чем от верхнего участка, и в результате измеренная с помощью РАЗ температура оказывается выше физической средней температуры в пределах интервала разрешения. Обсуждается также возможность дальнейшего уточнения коэффициента в формуле (1.6).

Способ четырех зондирований для определения температуры и полного вектора скорости ветра состоит в следующем [4]. Последовательно производится зондирование атмосферы в четырех различных направлениях и решаются системы уравнений, полученные для совокупности выбранных высот, относительно температуры и трех составляющих скорости ветра . Геометрия метода четырех зондирований представлена на рис. 1.2.

Рис.1.2 - Схема зондирования в четырех направлениях

, 2,3, 4 - направления зондирования.

Скорость распространения звука в -м направлении:

, (1.7)

где - направляющие косинусы -го направления зондирования.

В матричном виде система уравнений имеет вид

, (1.8)

где - вектор неизвестных;

.

Углы определяют направление зондирования.

Решение матричного уравнения позволяет получить значение температуры и составляющих скорости ветра [15]

. (1.9)

Методика зондирования в двух направлениях, лежащих в плоскости вектора скорости горизонтального ветра, позволяет приближенно оценить составляющие горизонтального ветра . Вертикальная составляющая ввиду ее малости при этом считается равной нулю.

Способ радиоакустического определения влажности основан на значительной зависимости коэффициента затухания звуковых волн от упругости водяного пара. Для определения влажности воздуха методом РАЗ требуется выполнить зондирование на двух акустических частотах, характеризующихся существенным различием в значениях . Измеряются амплитуды радиосигналов, рассеянных звуковыми волнами. Метод сложен в практической реализации и не обеспечивает хорошей точности в силу зависимости амплитуды отраженного радиосигнала от многих других параметров атмосферы: температуры; скорости ветра; параметров турбулентности.

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочитайте еще и эти статьи:

Многофункциональный прибор для учебного автомобиля
В наше время в связи с развитием электроники вообще и автомобильной электроники в частности ставится задача создания многофункционального прибора для учебного автомобиля, которая включает в себя задачи точного измерения и индикации параметров ра ...

Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь, радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот (10-30) % или решетки из таких элементов. Логопер ...

© Copyright 2019 | www.techattribute.ru