Способ определения пространственного спектра показателя преломления атмосферы

Способ определения пространственного спектра показателя преломления атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в метеорологии для оперативного определения турбулентного состояния атмосферы. Цель изобретения - повышение точности определения пространственного спектра флуктуации показателя преломления. В приемнике 2 производится прием зондирующей волны и выделение реализации уровня. Флуктуации уровня с выхода приемника 2 поступают в коррелятор 3, в котором формируют временную корреляционную функцию . С выхода коррелятора 3 частотный спектр в дискретном виде поступает на вход вычислителя 4, на второй вход которого поступает значение скорости ветра, снимаемое с выхода измерителя 5 ветра. Вычислитель 4 реализует операции дифференцирования частотного спектра и вьтчисления пространственного спектра. 1 ил. i (Л С оэ э О ОР о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEglYSЛИК (дц 4 С 01 W 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4011562/24-10 (22) 19. 11. 85 (46) 30. 07. 87. Бюл. У 28 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е. Жуковского (72) А.И. Горб, В.В. Печении и В.И. Пономарев (53) 535.3(088.8) (56) Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1971, Ф 9, с. 987.

Исимару А., Распространение н рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, M.: Мир, т. 2, 1981, с. 154. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СПЕКТРА ПОКАЗАТЕЛЯ IIPEJIGMJIEНИЯ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение может быть использовано в метеорологии для оперативного

„„SU„„1327036 А1 определения турбулентного состояния атмосферы. Цель изобретения — повышение точности определения пространственного спектра флуктуаций показателя преломления. В приемнике 2 производится прием зондирующей волны и выделение реализации уровня. Флуктуации уровня с выхода приемника 2 поступают в коррелятор 3, в котором формируют временную корреляционную функцию. С выхода коррелятора 3 частотный спектр в дискретном виде поступает на вход вычислителя 4, на второй вход которого поступает значение скорости ветра, снимаемое с выхода измерителя 5 ветра. Вычислитель 4 реалиф зует операции дифференцирования частотного спектра и вычисления пространственного спектра. 1 ил.

С:

Изобретение относится к дистанционному зондированию атмосферы Земли и может быть использовано в метеорологии для оперативного определения турбулентного состояния атмосферы и в радиотехнике для обеспечения измерений в турбулентной атмосфере.

Целью изобретения является повышение точности определения пространственного спектра флуктуаций показателя преломления за счет получения функциональной зависимости пространственного спектра показателя преломления.

На чертеже представлена структурная схема для осуществления способа определения пространственного спектра показателя преломления атмосферы.

Способ определения пространственного спектра осуществляют следующим ,образом.

На входе неаднррадной атмосферы производят излучение монохраматического электромагнитного колебания.

На расстоянии L от излучателя расположен приемник, который осуществляет прием прошедшего атмосферу колебания.

По временной реализации амплитуды принятого колебания, наблюдаемого на интервале от 0 до Т, путем логарифмического преобразования выделяют реализацию уровня g (t), которую используют для формирования корреляционной функции В(7). Если В (1.) — четная функция, то частотный спектр

М (Д находят косинусным преобразованием Фурье. Затем частотный спектр

W (w) дифференцируют па частоте ы .

Кроме того, для определения прастранственнога спектра необходимо знать среднюю поперечную скорость ветра v (перпендикулярную составляющую относительно трассы распространения излучения). Измеренное значение ч, функ) ции И (ы), а также известные значения расстояния L, длины волны зондирующего сигнала A или волнового числа К используют для вычисления пространственного спектра ф п(X). Излучение, прием и выделение уровня производят на одной длине волны. Дополнительное формирование корреляционной функции, определение частотного спектра и ега производной, измерение скорости ветра позволяют вычислить функциональную зависимость спектра от пространственной частоты, т.е. получить более полную характеристику атмосферы, чем ат45

К вЂ” волновое число;

L — дистанция; ч — поперечная скорость переноса," — пространственная частота, па которой находят частотный спектр

yg() = - :. уд, f(>) y (>)(ga

О. /", (. )а

ы -(ь

С выхода. блока 3 частотный спектр в дискретном виде поступает на вход вычислителя 4, на второй вход которога поступает значение скорости ветра, снимаемое с выхода измерителя 5 поперечной скорости ветра. Вычислитель 4 реализует операции дифференцирования частотного спектра И (ы) и вычисления пространственного спектра по формуле

7036 2 дельный параметр спектра. Следовательно, точность определения пространственного спектра предлагаемым способом выше точности. которая достигается

5 описанием спектра модельной зависимостью с доуточнением параметра спект. ра — структурной характеристики.

На чертеже обозначены .1 — излучатель, 2 — приемник, 3 — коррелятор, 4 — вычислитель, 5 — измеритель поперечной скорости ветра. Излучатель 1 представляет собой передающее устройство, Длину излучаемой волны выбирают в диапазоне от сантиметровых да оптических длин волн.

В приемнике 2 производится прием зондирующей волны и выделение реализации уровня

20 А (t) (А ()) где A(t) — временная реализация амплитуды;

25 (А()) — среднее значение амплитуды.

Флуктуации уровня с выхода блока

2 поступают в коррелятор 3, в котором формируется временная корреляционная функция

В() =а daze.,(v".И () ф, (<), о где а=?й К L;

I (x v -) — функция Бесселя;

S irlz2 L/К

-5 t ()= 1

g L/К з 13 ф ()=K() (W ((„ã+ (,д)з)д<„

27036 зоне пространственных частот d g о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения

5 пространственного спектра флуктуаций за счет получения функциональной зависимости пространственного спектра показателя преломления, измеряют поперечную скорость ветра v а пространственный спектр показателя преломления рассчитывают по формуле о где ы - частота; х — пространственная частота;

v - поперечная скорость ветра;

W — производная по у частотного спектра И(о}

sinx2 L/К 1-!

K(Z) = — 2РK L (1 - — — — — -) г /K ) ф„(ж)=К(ж) W (где (2TI Kã пространственная (Формула изобретений и (ю+(жч) }

Составитель С. Гвоздев

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор А. Лежнина

Заказ 3385/42

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет а СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Значение постоянных коэффициентов из уравнения для вычисления Ф (л)

П, L К или ° il — записываются в запоминающем устройстве вычислителя 4 заранее и используются в процессе вычислений.

Способ определения пространственного спектра показателя преломления атмосферы, включающий. излучение монохроматической волны, регистрацию временной реализации амплитуды излучения на определенном расстоянии L в диапая хпе2 Ь/К 1 1

Ь . (1 — 7--)) 1—

УK J фильтрующая функция; производная частотного спектра корреляционной функции уровня; волновое число; временная частота; пространственная частота.