Устройство зондирования случайнонеоднородной среды

Устройство зондирования случайнонеоднородной среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (1)661339

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.11.77 (21) 2549620/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 РЗ/64

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК532.574 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Андреев, В. А. Голунов, А. С. Захаров и Г. И. Хохлов

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЗОНДИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНОНЕОДНОРОДНОЙ

СРЕДЫ

Изобретение относится к технике исследования случайнонеоднородных сред и может быть использовано для измерения скорости ветра, скорости течеHèÿ воды, скорости переноса неоднородностей в плазме и уровня турбулентности среды в звуковом, оптическом, инфракрасном и СВЧ диапазонах волн.

Известны корреляционные измерители, состоящие из двух источников излучения, двух приемников излучения, рассеянного исследуемым объемом среды, и аппаратуры синхронизации и обработки (1).

Наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее из источника излучения, делителя луча и двух или нескольких приемников, позволяющее измерять горизонтальную составляющую скорости переноса неоднородностей. Причем источник и приемники излучения расположены по одну сторону от зондируемого объема случайнонеоднородной среды (2j.

Известное устройство имеет малое отношение сигнал/шум, малую точность измерения скорости переноса неоднородностей, недостаточную оперативность измерения скорости переноса неоднородностей и невозможно измерять турбулентности среды.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей известного устройства для измерения скорости переноса неоднородностей случайнонеоднородных сред.

Эта цель достигается тем, что выход первого приемника подключен ко входу автокоррелятора и первому входу кросскоррелятора, выход второго приемника подклю1Î чен ко второму входу кросскоррелятора, а выходы корреляторов — к двухкоординатному регистрирующему устройству.

;. На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит импульсный источ15 ник 1 излучения, зондируемый объем 2 случайнонеоднородной среды, приемники 3 и 4 излучения, автокоррелятор 5, кросскоррелятор 6, двухканальное регистрирующее устройство 7. го

Выход приемника 3 подключен ко входу автокоррелятора 5 и к одному из входов

--кросскоррелятора 6. Выход приемника излучения 4 подключен ко второму входу кросскоррелятора 6, а выходы автокоррелятора 5

661339

Формула изобретения

3 и кросскоррелятора 6 — ко входам регистрируюшсго устройства.

Предложенное устройство работает сле; уюпн1 м образом. Излучение импульсного источника 1 проходит слой случайнонеоднородной среды 2. Из-за флуктуаций плотности среды излучение испытывает случайные осцилляции интенсивности.

Пространственные неоднородности среды переносятся в «замороженном» виде с некоторой скоростью V. Таким образом, неоднородности, которые в момент t, были на пути излучения принятого первым приемник

Р ком, через интервал времени = — окаvзываются на пути излучения, принятого вторым приемником, отстоящим от первого на расстоянии J, V, — составляющая скорости переноса неоднородностей среды в чаправлении, перпендикулярном направлению распространения излучения.

Максимумы пространственно-временных коэффициентов корреляции флуктуаций интенсивности излучения смещаются относи- тельно максимума коэффициента временной автокорреляции на величину т = - ;-> —, где

< VI > — усредненная по всему исследуемому слою случайнонеоднородной среды составляющая скорости переноса неоднороднос- 2s тей поперек трассы наблюдения.-Максимумы коэффициентов пространственно-временной корреляции уменьшаются от носительно максимума коэффициента временной автокорреляции. Применение ЭВМ для зю фиксированных размеров L — слоя неоднородной турбулентной среды и J — расстояния между приемниками, позволяет провести одйозначйое соответствие между максимумом коэффициента пространственно-временной корреляции и уровнем турбулентности сре- 3s ды. my, = -, где бу, — среднеквадратичбч

> с(> ное значение флуктуаций составляющей скорости переноса неоднородностей "пойерек" трассы наблюдения.

Таким образом на выходе приемников 3 и 4 получают случайные осцилляции электрического сигнала, пропорциональные интенсивности излучения, принимаемого каждым приемником. Подавая эти случайные электрические сигналы с первого приемника 3 на вход автокоррелятора 5 и на один 45 из входов кросскоррелятора 6, а с другого приемника на второй вход кросскоррелятора 6, на выходе последних соответственно получа1от коэффициенты авто- и взаимной корреляции, которые в виде электрических напряжений подаются на разные входы двухканального регистрнрук)щего устройства.

Оба канала индикатора регистрирх ющего устройства имеют общий отсчет в пространстве и во времени. Индикатор имеет делительную сетку, которая проградуирована по горизонтали для отсчета поперечной составляющей скорости переноса неоднородностей в м/сек, а по вертикали — в безразмерных единицах уровня турбулентности. В результате по смещению максимума коэффициента взаимной корреляции относительно максимума автокорреляции по горизонтали определяют скорость перенося неоднородностей, а по величине максимума коэффициента взаимной корреляции определяют уровень турбулентности.

Если вектор скорости переноса неоднородностей не совпадает с направлением, перпендикулярным направлению излучения, вводится поправка, учитывающая угол V межДУ НИМИ, g p (Vf ) = < V >sIr1V и п1 = —, — п1,. 1 31ЛЧ

Устройство зондирования случайнонеоднородной среды, содержащее им пх л ьсный источник излучения и два приемника, расположенные по другую сторону от исследуемой среды, автокоррелятор, кросскоррелятор и регистратор, отличаюи1ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, выход первого приемника подкл1очен ко входу автокоррелятора и первому входу кросскоррелятора, второй приемник подключен ко второму входу кросскоррелятора, а выходы автокоррелятора и кросскоррелятора — к двухкоординатному регистратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Самонастраиваю1цпеся системы». Под ред. П. И. Чинаева. Киев, 1969, с. 136--175.

2. Зуев В. F. и др. Физика атмосферы и океана. )976, т. 12, № 12, с. 1243-- 1250.

Составитель Е. Швецов

Редактор О. Филйппова Техред О. Луговая Корректор Е. Папп

Заказ 2432 40 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4