Основные разделы


Особенности разработанной системы радиоакустического зондирования

Особенность систем РАЗ состоит в необходимости выполнения условия Брэгга, которая диктуется как энергетическими, так и информационными соображениями. При использовании простых акустического и электромагнитного зондирующих сигналов изменение с высотой температуры и радиальной скорости ветра приводит к нарушению соотношения Брэгга. Достаточно сильный отраженный сигнал существует только в некотором диапазоне высот, причем, чем больше длительность акустического импульса (число длин волн в импульсе), тем меньше этот диапазон [4].

Настройка на условие Брэгга для каждой из точек профиля («площадок») вручную путем изменения частоты излучаемого звукового сигнала занимает достаточно много времени, которое в зависимости от количества «площадок» может составлять 0,5 - 3 часа.

Используемый алгоритм измерений значительно ограничивает оперативность получения профилей метеопараметров - качество, являющееся одним из основных потенциальных достоинств метода. Кроме того, такое время соизмеримо со временем квазистационарности процессов в атмосфере, в течение которого можно производить осреднение.

Поэтому с самого начала развития метода РАЗ стали делаться попытки получения профилей «по одной звуковой посылке» с подстройкой частоты акустического излучения в среднем по трассе, однако достаточный для регистрации уровень отраженного сигнала даже при благоприятных метеоусловиях удалось получить только из нескольких соседних точек профиля. Нарушение при этом условия Брэгга в крайних точках, в которых удается зарегистрировать сигнал, приводит к появлению ошибок в определении температуры порядка 0,5 - 20 С. Указанная ошибка не превышает случайных ошибок радиозондов, но оказывается коррелированной с градиентом температуры, причем, градиент всегда занижается по абсолютной величине. И хотя общее время измерения температурного профиля по такой методике значительно уменьшается, однако появляется неслучайная ошибка, которая не может быть уменьшена осреднением и коррекцией результатов измерений.

Поскольку обеспечить выполнение условия Брэгга во всем диапазоне изменения акустических длин волн с помощью подстройки частоты радиосигнала не представляется возможным, то медленные (в том числе сезонные и суточные) изменения метеопараметров целесообразно компенсировать подстройкой частоты звукового генератора. Такая периодическая подстройка частоты звука может быть выполнена по прямым измерениям температуры и скорости ветра у поверхности земли и может осуществляться автоматически либо оператором. Компенсацию быстрых изменений длины акустической волны (в течение времени распространения акустического пакета) необходимо производить изменением частоты радиоизлучения. Так, чтобы обеспечить выполнение условие Брэгга при изменении температуры атмосферы с высотой на 100 С необходимо иметь возможность перестройки частоты радиосигнала в пределах 1,5 % с точностью порядка 0,05 % и скоростью порядка 0,1 % за 0,1 с [4].

Однако сведения об успешной реализации подобных процедур на практике отсутствуют, что объясняется технической сложностью задачи, с одной стороны, и несовершенством алгоритмов управления частотами зондирующих сигналов - с другой.

В случае использования в системах РАЗ дискретной приемной радиоантенны схема излучения и приема сигналов- приемная антенна замещается антенной решеткой. Для эффективного использования апертуры решетки передающие электромагнитная и акустическая антенны могут перемещаться при изменении метеоусловий, занимая положение с наветренной стороны, либо используется соответствующее количество передающих антенн, которые переключаются. Разработаны соответствующие алгоритмы обработки сигналов для такой схемы, позволяющие, в частности, оценивать координаты центра пятна рассеянных колебаний, перемещающегося в процессе измерений по апертуре решетки.

Отметим, что все вопросы системного, технического характера, возникающие при разработке радиоакустических систем решались до сих пор инженерным, экспериментальным путем. Рассматривались возможности использования различных видов радиоантенн, акустических излучателей, радиоприемников, устройств выделения сигнала доплеровской частоты, схем и алгоритмов спектрального анализа [4].

Использование описанной системы радиоакустического зондирования позволяет с достаточно высокой точностью определять модуль сдвига ветра и направление сдвига на любых заданных высотах в пределах зоны действия системы в приземном слое атмосферы. Предельная высота зондирования определяется энергетическим потенциалом системы, которая может быть применена для метеорологического обеспечения взлёта и посадки самолётов.

Прочитайте еще и эти статьи:

Измерительный преобразователь для датчика температуры
Современная информационно-измерительная техника располагает средствами измерения около двухсот различных физических величин - электрических, магнитных, тепловых, акустических, механических и др. Подавляющее большинство этих величин в процессе и ...

Цифровая командная радиолиния КИМм-ОФМ-ФМ
Системы, обеспечивающие передачу дискретной информации, часто называют цифровыми, так как передаваемая этими системами информация может рассматриваться как последовательность чисел, выраженных в удобной для практического применения форме. Цифров ...

© Copyright 2019 | www.techattribute.ru