Спосіб дистанційного визначення типу температурної стратифікації атмосфери за допомогою акустичного зондування атмосфери

Спосіб дистанційного визначення типу температурної стратифікації атмосфери за допомогою акустичного зондування атмосфери, який включає випромінювання в атмосферу пакета гармонічних коливань звуку, його прийом, перетворення прийнятих звукових коливань в електричні, який відрізняється тим, що випромінювання пакета акустичних хвиль ведуть з однієї точки на місцевості в моностатичному режимі у вертикальному напрямку і під деяким кутом місця в одному чи декількох напрямках, причому число похилих зондувань і величина кутів зондування обираються з умови одержання необхідної точності визначення типу температурної стратифікації, одночасно чи по черзі і для кожного напрямку ведуть реєстрацію залежності амплітуди прийнятого акустичного ехо-сигналу від дальності R, за вимірюваними амплітудними залежностями визначають висотну залежність коефіцієнта анізотропії K a = f ( h ) і за величиною та знаком коефіцієнта анізотропії на кожному висотному інтервалі визначають тип температурної стратифікації та и величину, причому коефіцієнт анізотропії визначають для кожної висоти за формулою Ar 2 ' вертикальному зондуванні, Аг2 - амплітуда акустичного ехо-сигналу, знайдена для горизонтального напрямку графічно, шляхом апроксимації залежності Ід Аг = f(lga) до перетину и з віссю Ід Аг при значенні a = 90°, причому при побудові залежності Ig Ar = f(lga) значення Аг Для кожного напрямку приводить до загальної висоти, тобто для заданої висоти h n значення величини похилої дальності р П і для якої визначається амплітуда ехо-сигналу, знаходиться як R = hn і для кожного похилого напрямку COSan вимірювану амплітуду ехо-сигналу збільшують у 1 разів для компенсації розходження у загасанні прийнятих хвиль, пов'язаного з розходженням відстаней R і h, де a - кут між вертикаллю і напрямком зондування, і таким способом для кожної висоти визначають величину К а , а потім одержують високу залежність величини К а і на підставі отриманої висотної залежності К а визначають для кожного висотного інтервалу тип і величину температурної стратифікації, використовуючи градуйовану залежність, заздалегідь отриману при одночасному вимірі на метеорологічній вишці різниці температур на двох прилеглих висотах і вимірюваного одночасно для цієї висоти коефіцієнта анізотропії за допомогою акустичного локатора, встановленого біля основи вишки на землі Аг-]- амплітуда ехо-сигналу на даній висоті h при Винахід відноситься до радіолокаційної метеорологи, а саме до акустичних способів виміру параметрів атмосфери, і може бути використаний під час складання радіолокаційних карт і в роботах з контролю забруднення атмосфери Відомий спосіб визначення типу температурної стратифікації атмосфери (Chen Jen Joun, Li ю (О 46522 значення типу температурної стратифікації атмоShinning, Ju Naipmg, 1984, The C meagurements сфери за допомогою акустичного зондування атby Sodar and contact metod "Dase KESUE", Sci мосфери покладена задача шляхом atmog Sen , V 8, № 2, p 153) на підставі порівнянмоностатичного зондування в двох чи більш різних ня структурної характеристики флуктуації показниза кутом місця напрямках, вимірі амплітуди акус2 ка відбиття звукових хвиль С , отриманої на підтичного ехо-сигналу для кожного напрямку, визнаставі вимірюваних амплітуд акустичних ехоченні коефіцієнта анізотропії температурних неодсигналів вертикально спрямованим содаром, рознорідностей, що розсіюють звукові хвилі, ташованим у основи метеорологічної вишки, зі визначенні на підставі отриманого коефіцієнта структурною характеристикою температурних анізотропії, типу температурної стратифікації за2 безпечити більш високу точність способу й усунути флуктуацій C t , отриманої на підставі вимірюваних неоднозначність у визначенні типу температурної за допомогою двоточкового термометра з горизонстратифікації тальною базою L и 1м, розташованого на метеорологічній вишці на висоті близько 80м, причому, Ця задача розв'язується так У способі дистапорівнюються значення структурних характериснційного визначення типу температурної стратифітик, отриманих на підставі содарних вимірів та за кації атмосфери, за допомогою акустичного зондування атмосфери, що полягає у випромінюванні в допомогою двоточкового термометра з горизонтаатмосферу пакета гармонійних коливань звуку і льною базою, для однієї і тієї самої висоти, на якій його прийомі, перетворенні прийнятих звукових розташовується двоточковий термометр із горизоколивань в електричні, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, нтальною базою Тип температурної стратифікації випромінювання пакета акустичних хвиль і прийом визначається на підставі порівняння структурних розсіяних температурними неоднорідностями акухарактеристик флуктуації температури, отриманої стичних ехо-сигналів ведуть з однієї точки на міссодаром для флуктуацій температури у вертикацевості в моностатичному режимі у вертикальному льному напрямку та за допомогою двоточкового напрямку і під деяким кутом місця в одному чи термометра для флуктуації температури в горизодекількох напрямках, причому число похилих зоннтальному напрямку, причому приймалося, що дувань і величина кутів похилих зондувань обираються з умови одержання необхідної точності вистратифікація стійка, при якщо величина значення типу температурної стратифікації, с2 одночасно чи по черзі і для кожного напрямку веС2 С дуть реєстрацію залежності амплітуди прийнятого —у = 1 стратифікація байдужна і при -^уО страCt Ct акустичного ехо-сигналу від дальності R, за вимітифікація нестійка рюваними амплітудними залежностям визначають Недоліком такого способу є те, що він є не чивисотну залежність коефіцієнта анізотропії Ка = сто дистанційним, а вимагає застосування метеоf(h) та за величиною і знаком коефіцієнта анізотрологічної вишки разом з використанням содара ропії на кожному висотному інтервалі визначають Найближчим за технічною сутністю до заявлетип температурної стратифікації та и величину, ного є спосіб визначення типу температурної страпричому коефіцієнт анізотропії визначають для тифікації атмосфери (Acoustic Sounder, data as кожної висоти за формулою meteorological unput in despersion estimates Yland H "Airlollut Modeleng and Appl" "Pra 13 Int Techn (1), Meet, He des Embilr, 7 4 - 1 7 sept, 1982", New Ar 2 York London, 1984, 425 - 437,Dvewss 438 (анг)) за де An - амплітуда ехо-сигналу на даній висоті допомогою акустичного зондування атмосфери h при вертикальному зондуванні, шляхом виміру флуктуацій вертикальної швидкості Аг2 - амплітуда акустичного ехо-сигналу, знайвітру, обчислення середньоквадратичного значендена для горизонтального напрямку графічно, ня флуктуацій вертикальної швидкості вітру для шляхом апроксимації залежності Ід Аг = f(lna) до шару товщиною «50м, і потім на підставі заздалеперетину и з віссю Ід Аг при значенні a = 90°, пригідь отриманої експериментальної залежності на чому при побудові залежності Ig Ar = f(lna) значенметеорологічній вишці величина середньоквадратичного значення флуктуацій вертикальної швидня Аг для кожного напрямку приводять до загалькості вітру від висотного градієнта температури ної висоти, тобто заданої висоти hn, значення для однієї і тієї самої висоти, за вимірюваною вевеличини похилої дальності Rn для якої визначаличиною середньоквадратичного значення флукється амплітуда ехо-сигналу, для відповідної висотуацій швидкості вітру визначають тип температути h n знаходиться як Rn = —, рної стратифікації атмосфери cosa n Недоліком такого способу є не досить висока і для кожного напрямку вимірювану амплітуду точність і навіть неоднозначність у визначенні типу 1 ехо-сигналу збільшують потім у разів для температурної стратифікації атмосфери за велиcos a чиною флуктуацій вертикальної швидкості вітру, компенсації розходження в загасанні прийнятих пов'язана з тим, що величина флуктуацій вертикахвиль, пов'язаного з розходженням відстаней R і h льної швидкості вітру в атмосфері залежить не (оскільки амплітуда ехо-сигналу визначається як тільки від величини і знака вертикального градієн1 та температури, але і від величини горизонтальної Аг = —, де a - кут між вертикаллю і напрямком R складової швидкості, а точніше, від висотного гразондування і таким способом для кожної висоти дієнта визначають величину Ка, а потім одержують висоВ основу винаходу способу дистанційного ви2 46522 тну залежність величини Ка, і на підставі отриманої висотної залежності Ка визначають для кожного висотного інтервалу тип і величину температурної стратифікації атмосфери, використовуючи градуйовану залежність, заздалегідь отриману при одночасному вимірі на метеорологічній вишці різниці температур на двох прилеглих висотах і вимірюваного одночасно для цієї висоти коефіцієнта анізотропії за допомогою акустичного локатора, встановленого у основи вишки на землі Розглянемо більш докладно запропонований спосіб На фіг 1 схематично зображене зондування температурної неоднорідності М під двома кутами у вертикальному і під деяким кутом до вертикалі а моностатичним акустичним локатором На фіг 2 3 35 подані залежності Аг = f(R) отримані в 10 -10 28 10 88р для вертикального і похилого зондування (а = 30°) і приведені до однієї висоти На фіг 3 подано такіж залежності Аг = f(h) і Аг = f(R), але отримані в1205-1210 28 10 88р На фіг 4 зображено пристрій для реалізації пропонованого способу Як відомо, амплітуда акустичного ехо-сигналу, розсіяного неоднорідностями температури, Аг визначається середньоквадратичним значенням флуктуацій температурних неоднорідностей 3, що мають розміри 1 = — (де X довжина випромінюваної звукової хвилі), дальністю R і загасанням L (молекулярним та іншим видами) АгЛг' R Як показали розрахунки, оскільки загасання для висот