5.1. Общие сведения

Под высотой облаков понимается расстояние в метрах от земной поверхности до нижнего основания облака. Высота облаков, особенно нижнего яруса, является очень важной для авиации метеорологичес­кой характеристикой Высота облаков вместе с видимостью определяет условия полета и особенно взлета и посадки самолетов, поэтому опре­делению высоты облаков в метеоподразделениях придается большое значение.

Высота облаков измеряется инструментально. Визуальное опреде­ление разрешается лишь в исключительных случаях в полевых услови­ях при отсутствии необходимой аппаратуры или неполной облачности, когда над точкой наблюдений есть просветы и инструментально опре­делить высоту не представляется возможным. Визуальный способ оп­ределения высоты облаков является неточным. Для правильной оценки требуется большой опыт. Во избежание грубых ошибок надо твердо знать средние высоты того или иного вида облаков, например, высота высокослоистых облаков бывает не ниже 2000 м, а слоистые облака, как правило, имеют небольшую высоту - около 1000 м.

Кроме того, необходимо:

• знать высоту всех близко расположенных от места наблюдения вы­соких предметов и строений (трубы, вышки, холма и т п ) и по степени закрытия их облаками определять высоту нижней границы облаков (ВНГО) с достаточной степенью точности (до десятков метров),

• учитывать скорость перемещения облаков, так как чем ближе к зем­ле находятся облака, тем больше кажется скорость их перемещения;

• учитывать горизонтальную видимость. На каждой метеостанции должен быть график соотношения высоты облаков и видимости с уче­том атмосферных явлений;

• систематически сопоставлять результаты визуальных наблюдений и инструментальных измерений ВНГО, а определенную визуально вы­соту кучевых и кучево-дождевых облаков рекомендуется сверять с рас­четами по формулам:

/)=122(f - td) или 22( 100 - f),

где h — высота облаков, м; t - температура воздуха, 'С; td- температура точки росы, °С; f - относительная влажность воздуха, %.

Измерение высоты нижней границы облаков (ВНГО) на аэродромах производится обычно инструментально. Для этого применяются сле­дующие установки и приборы: импульсно-световой измеритель высо­ты облаков ИВО-1М; регистраторы высоты облаков РВО-2 (РВО-2М), РВО-3; лазерные измерители высоты облаков (ЛИБО и ЛИНГО-1М) и дистанционная приставка ДВ-1 (ДВ-1М) и т.д.

5.2. ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ ИВО-1М

Назначение - определение ВНГО над местом установки измерите­ля в любое время года и суток при отсутствии осадков, тумана и силь­ной дымки.

Основные технические характеристики

Диапазон измерений высоты облаков, м 50-2000

Погрешности измерений высоты Н, м, в диапазоне

50-150 м ,.±(0,1Н+5)

150-500 м ±(0,07Н+10)

500—1500 м ±(0,05Н+15)

более 4500 м ±(0,05Н+50)

Время одного измерения (при плотных облаках и предварительно

Т_к = t°C+273,15°С, t°C = Т_К-273,15°С. 9

Ф=Ф_о.е^_0!/, 111

ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЕ 135

РСУ=0+ДД 159

10. АППАРАТУРА ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ 170

11. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ, ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ 167

12. РАДИОПРИЕМНИКИ И РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА 12.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОПРИЕМНИКАХ 208

Основные узлы радиоприемных устройств 200

Р2. 209

13. ФАКСИМИЛЬНАЯ АППАРАТУРА 216

14. ТЕЛЕГРАФНАЯ АППАРАТУРА 234

Напряжение питания, В

Потребляемая мощность, Вт, не более

50

220 В 50 Гц 300

Потребляемая мощность в момент измерения ВНГО.Вт,

не более 500

Габариты, мм; масса, кг:

передатчика

приемника

пульта управления

катушки с кабелем

Диапазон рабочих температур,"С:

передатчика и приемника

670x670x600; 70 ,670x670x600; 70 .310x610x410; 70 .500x530x470; 95

±50

от +5 до +50

пульта управления (в закрытом помещении)

Комплектация. Передатчик (1 шт.), приемник (1 шт.), пульт управ­ления (1 шт.), стопка катушки с кабелем (1 шт.), ЗИП (1 комплект) и тех­ническая документация (1 комплект).

Принцип действия и устройство. Принцип действия аппаратуры основан на измерении времени прохождения световым импульсом рас­стояния от передатчика до нижней границы облаков и обратно до при­емника. Измеритель ИВО-1М (рис.) состоит из передатчика световых импульсов, их приемника и. пульта управления, соединенных между со­бой кабелем. Передатчик посылает световые импульсы, создаваемые импульсной лампой, вертикально к облаку. Приемник преобразует от­раженный от облаков световой импульс в электрический сигнал, уси­ливает его и передает в пульт управления прибора. В приемник импуль­сов входит предварительный фотоусилитель, состоящий из фотоэлект­ронного умножителя ФЭУ-1 и лампового усилителя. Время между мо­ментом излучения импульса от передатчика и моментом поступления импульса в приемник измеряется на экране ЭЛТ пульта управления. Расстояние от начала развертки до середины переднего фронта отра­женного импульса пропорционально высоте облаков, поэтому шкала измерения этого расстояния проградуирована в м, что позволяет про­изводить непосредственный отсчет ВНГО.

Передатчик и приемник помещены в металлический кожух с дистан­ционно открывающимися крышками. Оптические системы передатчи­ка и приемника защищены стеклами. Передатчик и приемник смонти­рованы на кардановых подвесах, обеспечивающих их самоюстировку, и могут быть установлены на ножках или на специальных опорах. В пере­датчике в фокусе зеркала расположена импульсная газоразрядная лам­па, в приемнике — диафрагма, закрывающая фотокатод ФЭУ-1. Конст­рукция пульта управления аналогична конструкции осциллографа. Мон­таж пульта выполнен в два яруса. В нижнем ярусе расположены транс­форматоры, дроссель высокого напряжения, высоковольтные фильт­ровые конденсаторы. В верхнем ярусе находятся схемы развертки, ка­

либровки, усилителя, электронно-лучевая трубка и др. На передней па­нели пульта расположены органы управления.

Установку аппаратуры ИВО-1М осуществляют в такой последова­тельности: выбирают площадку, удовлетворяющую требованиям раз- мещения передатчика и приемника; вставляют опоры в гнезда кожухов передатчика и приемника; устана-вливают на выбранной площадке пе­редатчик на расстоянии 8 -10 м от приемника, чтобы стрелки, нанесен­ные на их крышках, своими остриями были обращены друг к другу; от­ворачивают стопорные винты, расположенные снаружи в нижней части кожуха передатчика и приемника, арретирующие оптическую систему при транспортировании аппаратуры; вставляют, соблюдая меры безо­пасности, импульсную лампу в передатчик в соответствии с инструкци­ей по эксплуатации; разматывают кабели с катушки и прокладывают так, чтобы защитить от механических повреждений, действия осадков и прямых солнечных лучей; простейшим средством для этого могут служить желоба, изготовленные из досок, обернутые рубероидом (то­лем) или окрашенные масляной краской и установленные на подставках на некоторой высоте от земли; соединяют блоки аппаратуры между собой согласно монтажной схеме.

Эксплуатация аппаратуры производится в строгом соответствии с технической документацией. При измерении ВНГО необходимо иметь в виду, что при плохой прозрачности атмосферы на экране ЭЛТ в начале развертки появляется местный сигнал, который, как правило, имеет передний фронт меньшей крутизны, чем сигнал от хорошо выраженной границы облаков. Иногда этот сигнал может иметь амплитуду несколько большую, чем амплитуда сигнала от облаков. В этих случаях следует переходить на ручную регулировку усиления (РРУ), чтобы рабочий сиг­нал имел оптимальную амплитуду. Иногда возможно появление двух сигналов при двухслойной облачности, в этом случае высота обоих сло­ев может быть измерена с помощью пульта управления.

5.3. РЕГИСТРАТОР ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ РВО-2 (РВО-2М)

Назначение - измерение и регистрация ВНГО над местом установ­ки передатчика и приемника в любое время года и суток при отсутствии осадков, тумана и сильной дымки.

Основные технические характеристики

Диапазон измерений, м 50-2000

Диапазон регистрации, м 50-1000

Погрешности высоты (Н), м, в диапазоне:

50-150 м ±(0,1 Ж-5)

150-500 м ±(0,07Н+10)

500-1500 м ±(0,05Н+15)

более 1500 м

Погрешность регистрации: не более двух погрешностей измере

ний

Отсчет ВНГО: при измерении: по ЭЛТ

при регистрации: по шкалам самопишущих приборов и записи на бумажной ленте

Периодичность регистрации, мин: 60, 30, 15,-3 и непрерывно Дистанционность при измерении и регистрации:

Т_к = t°C+273,15°С, t°C = Т_К-273,15°С. 9

Ф=Ф_о.е^_0!/, 111

ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЕ 135

РСУ=0+ДД 159

10. АППАРАТУРА ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ 170

11. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ, ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ 167

12. РАДИОПРИЕМНИКИ И РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА 12.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОПРИЕМНИКАХ 208

Основные узлы радиоприемных устройств 200

Р2. 209

13. ФАКСИМИЛЬНАЯ АППАРАТУРА 216

14. ТЕЛЕГРАФНАЯ АППАРАТУРА 234

,..670x670x600; 68 ..670x670x600; 69 ..320x510x415; 41 ..430x500x365; 37 ..320x310x270; 12 ..405x240x205; 30 ..500x530x470; 95

Габариты, мм; масса, кг:

передатчика

приемника

пульта управления

регистратора

,±(0,05Н+50)

Рис. 5.2

выносного пульта управления стабилизатора напряжения..., катушки с кабелями

620x610x205; 18

Комплектация. Вариант 1 (передатчик, приемник, пульт управле­ния. катушка с кабелем); вариант 2 (вариант 1 плюс регистратор); вари­ант 3 (вариант 2 плюс выносной пульт управления). В комплект аппара­туры входят также стабилизатор напряжения питающей сети типа С- 0,75, ЗИП и техническая документация.

Принцип действия и устройство. Внешний вид прибора РВО-2 изображен на рис. 5.2. Принцип действия аппаратуры основан на мето­де импульсного светового дальномера. Структурная схема РВО-2 по­казана на рис. 5.3.

Передатчик излучает световые импульсы частотой 20 Гц. Он состоит из импульсной лампы ИСШ-100-4 с питающими ее конденсаторами. Тело свечения импульсной лампы выставлено в фокусе параболического зер­кала. Для устранения запотевания и обмерзания стенок предусмотрен обогревательный элемент с потребляемой мощностью до 200 Вт.

-220В >2208

Рис. 5.3

Приемник состоит из фотоусилителя и параболического отражате­ля. Фотоусилитель преобразует принимаемые световые импульсы в электрические сигналы и усиливает их до напряжения 0,2 В, которое по коаксиальному кабелю передается па пульт управления. В блоке при­емника расположен выпрямитель на 27 В, от которого питаются меха­низмы открывания и закрывания крышек передатчика и приемника.

ящика с ЗИП

Пульт управления предназначен для управления работой приемни­ка и передатчика и измерения временного интервала между излучен­

ным и отраженным от облаков импульсами. Пульт управления состоит из видеоусилителя, схемы АРУ, генератора ждущей развертки, генера­тора калибровочных меток, электронно-лучевой трубки, цепей питания и органов управления. Генератор калибровочных меток используется для калибровки шкалы пульта управления.

Регистратор предназначен для автоматической регистрации ВНГО на ленте самопишущего прибора в соответствии с программой, задан­ной часовым механизмом. В регистратор входят: усилитель с система­ми автоматической регулировки чувствительности во времени (АРЧВ) и схема автоматической регулировки усиления (АРУ), схема преобра­зования, самопишущий измерительный прибор, программно-часовой механизм, схемы питания, коммутации и сигнализации. Схема преоб­разования преобразует временной интервал между излученным и от­раженным импульсами в постоянное напряжение, которое подается на рамки самопишущих измерительных приборов. Програмно-часовой механизм задает программу регистрации ВНГО с периодичностью 60, 30, 15 и 3 мин. Схема сигнализации служит для подачи звуковой и све­товой сигнализации при высоте облаков ниже заданного значения.

Выносной пульт предназначен для управления аппаратурой на рас­стоянии до 8 км и регистрации ВНГО на ленте самопишущего прибора. Он включает в себя однотипный с регистратором измерительный при­бор, схему сигнализации и органы управления.

Результаты измерения ВНГО на регистраторе и выносном пульте от- считываются визуально по шкале самописца или по ленте с использо­ванием палетки. Аппаратура РВО-2М отличается от РВО-2 конструкци­ей приемника и передатчика, где отсутствуют крышки и механизм их открывания МПК-5А. Защитные стекла установлены наклонно под углом 10' и увеличена мощность их обогрева.

Установка и эксплуатация. Установка аппаратуры РВО-2 произ­водится в той же последовательности и при соблюдении тех же правил, которые предусмотрены для ИВО-1М (см. 5.2).

Аппаратура имеет три режима работы: "Измеритель", "Измеритель- регистратор" и "Измеритель-регистратор-выносной пульт управления".

В режиме "Измеритель" ВНГО определяется до 2000 м по экрану электронно-лучевой трубки и шкале пульта управления.

В режиме "Измеритель-регистратор" измерение ВНГО осуществ­ляется до 2000 м, а автоматическая регистрация-до 1000 м на диаг­раммную ленту. В этом режиме возможна работа по программе "Изме­ритель" независимо от того, включен блок регистратора в работу или нет. При включенном блоке регистратора задается автоматическая про­грамма измерений с периодичностью 15, 30 и 60 мин. Кроме этих трех основных циклов измерения аппаратура может быть включена с помо­щью вспомогательных тумблеров, расположенных на боковых панелях регистратора, на 3-минутный цикл измерений и непрерывную регист­рацию. Последние два цикла измерений допускаются только в исклю­чительных случаях при особо сложной метеорологической обстановке, так как частые или непрерывные замеры ВНГО приводят к быстрому расходу ресурса работы импульсной лампы передатчика.

В режиме "Измеритель-регистратор-выносной пульт" в дополнение к первым двум режимам работы с выносного пульта можно осуществить: включение и выключение аппаратуры, производство измерений и авто­матическую регистрацию; внепрограммные одиночные замеры ВНГО; включение аппаратуры в режим непрерывной регистрации; включение и выключение обогрева защитного стекла передатчика и приемника.

При наличии облаков высотой ниже 1000 м, когда необходимо сис­тематическое наблюдение за тенденцией изменения высоты облаков, целесообразно использовать автоматический режим работы аппара­туры. При этом надо иметь в виду, что для повышения достоверности каждая запись состоит из двух отсчетов с интервалом 30 с. Для удоб­ства записи пары отсчетов разделены дополнительной протяжкой ди­аграммной ленты при неотклоненной стрелке самопишущего измери­тельного прибора. Один раз за 2 ч такие протяжки заполняются двухча­совой меткой. Таким образом, по двухчасовым меткам и разделитель­ным протяжкам с учетом установленных интервалов времени между за­мерами можно определить время каждого замера, если отмечено вре­мя начала записи. Записи считываются с помощью шкальной линейки (палетки), прилагаемой к каждому самопишущему прибору и имею­щей тот же номер, что и прибор.

5.4. РЕГИСТРАТОР ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ РВО-3

Назначение - получение информации о высоте нижней границы облачности, необходимой для осуществления безопасности взлета и посадки самолета.

РВО-3 является полностью компьютеризированным прибором но­вого поколения, позволяющим:

• измерять в автоматическом режиме высоту нижней границы обла­ков одного - двух слоев облачности одновременно в нескольких (до 5- ти) точках аэродрома;

• работать в сложных метеоусловиях;

• выводить на экран дисплея форму отраженного светолопционно­го сигнала;

• оценивать вертикальную видимость и частично прогнозирован» метеорологическую ситуацию на аэродроме.

В основу работы комплекса РВО-3 (рис. 5.4) положен принцип сво- голокации с применением компьютерной обработки отраженного об паками сигнала. Регистратор состоит из светолокационного устрой­ства, включающего в себя передатчик и приемник, и компьютерного пульта управления. В передатчике в качестве источника световых им­пульсов используется импульсная газоразрядная лампа. Отраженные от облаков световые сигналы принимаются фотодиодом, установлен­ным в фокусе зеркала приемника. Каждый принятый сигнал усиливает­ся программируемым фотоусилителем и оцифровывается. Получен­ный цифровой профиль принятого сигнала передается по двухпровод­ной линии на центральный компьютерный пульт управления, размещен­ный в диспетчерском комплексе аэродрома. Полученные результаты измерения индицируются на мониторе, распечатываются на принтере и при необходимости могут транслироваться на центральный пост аэро­дрома.

Рис. 5.4

Основные технические характеристики

Диапазон измерения высоты нижней границы облачности, м

от 30 до 1500

Температурный диапазон измерений, "С от -60 до

+50

Расстояние от светолокационного устройства до пульта

управления, м до 10000

Питание от сети переменного тока напряжением.В 220

Частота напряжения питания,Гц 50

Потребляемая мощность, ВА не более 600

5.5. ДИСТАНЦИОННАЯ ПРИСТАВКА ДВ-1 (ДВ-1М)

Назначение - дистанционное управление аппаратурой ИВО-1М и РВО-2 (производство измерений ВНГО и передача результатов изме­рений по двухпроводной линии связи на расстояние до 5 км).

Основные технические характеристики

Диапазон измерений ВНГО, м 50-1000

Погрешности измерений высоты Н, м, облаков в диапазоне:

50-150 м ±(0,1 Н+5)

150-500 м ±(0,07Н+10)

500-1000 м ±(0,05Н+15)

Время автоматического отключения, с:

а) импульсной лампы передатчика:

При наличии облаков 10±1,5

при отсутствии облаков 6±1

б) Щгания аппаратуры 25±5

Щпряжение питания, В 220 (50 Гц)

Потребляемая мощность в момент замера, Вт. не более 200

Габариты, мм; масса, кг:

пульта дистанционного 35x90x263; 2,5

приставки 20x530x190; 15,0

калибратора 125x120x63; 0,5

корректора 060x80; 0,2

стабилизатора С-0,5 310x200x180; 15,0

Комплектация. Пульт дистанционный (1 шт.), измерительный блок приставки (1 шт.), калибратор (1 шт.), корректор (1 шт.), стабилизатор напряжения С-0,5 или С-0,16 (1 шт), плата с разъемам и и проводами (1 комплект), ЗИП (1 комплект), техническая документация (1 комплект).

Принцип действия и устройство. Принцип действия приставки ДВ-1М (рис. 5.5) основан на преобразовании интервала времени меж­ду моментами запуска светового (зондирующего) импульса передат­чиком а п п аратуры ИВО-1М (РВО-2) и посту плен ия в.приемник отра­женного от облака сигнала в напряжение постоянного тока, пропорци­ональное ВНГО. Отсчет ВНГО производится по шкале дистанционного пульта, а результат отсчета умножается на 10.

Структурная схема измерительного блока приставки ДВ-1М пока­зана на рис.5.6. Пороговое устройство вместе с предварительным уси­лителем приемника ИВО-1М (РВО-2) представляет собой фильтр, пред­назначенный для выделения импульса отраженного сигнала из помех и временной фиксации этого импульса по положению середины пере­днего фронта, что соответствует принятой методике измерения ВНГО с помощью ИВО-1М (РВО-2). Блок преобразования служит для преоб­разования временного интервала между импульсами передатчика и приемника в напряжение постоянного тока с последующей передачей информации о ВНГО по проводной линии связи. Блок логической об­работки предназначен для управления релейным блоком в целях бло­кирования измерительного выхода и выдачи сигнала запрета. Релей­ный блок служит для дистанционного управления аппаратурой ИВО- 1М (РВО-2), также выполняет функции, связанные с работой блока ло­гической обработки результатов измерения. Релейный блок содержит группу реле, дублирующих работу органов управления аппаратурой, а также реле времени. Реле времени автоматически выключает импульс­ный источник света передатчика примерно через 10 с после начала из­мерения, если не поступила команда на блокирование измерительного выхода от блока логической обработки. Сигнал блокирования поступа­ет не позднее 4-5 с после выдачи начала измерения. Блок питания вы­полнен по схеме электронного стабилизатора напряжения.

Рис. 5.5

Измерительный блок приставки является основной ее частью. Ос­тальные блоки приставки: дистанционный пульт измерения, калибра­тор, корректор и стабилизатор являются вспомогательными узлами, ко­торые увеличивают надежность работы аппаратуры, обеспечивают кон­троль и удобство эксплуатации. Дистанционный пульт измерения при работе совместно с аппаратурой ИВО-1М (РВО-2) является автоном-

Рис. 5.6

ным устройством и предназначен для дистанционного измерения ВНГО. Калибратор предназначен для поверки калибровки шкалы дистанцион­ного пульта измерения, а корректор — для осуществления автомати­ческой регулировки чувствительности отраженных от облаков сигна­лов.

Установка и размещение. Измерительный блок приставки и ста­билизатор размещаются в том же помещении, где находится пульт уп­равления аппаратуры ИВО-1М (РВО-2), обычно на расстоянии до 60 м от приемника и передатчика.

Дистанционный пульт измерения приставки ДВ-1М размещается в другом помещений на расстоянии до 5 км. К пульту управления И ВО- 1М (РВО-2) подключается корректор. Соединение блоков ДВ-1 (ДВ- 1М) с блоками ИВО-1М (РВО-2) осуществляется с помощью кабелей и в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

В качестве специальных линий связи для дистанционного управле­ния ИВО-1М (РВО-2) применяются кабели типа ТЗБЭ, РПШЭ и др. Ли­нии связи должны отвечать следующим требованиям: сопротивление линии связи на 1 км должно быть не более 100 Ом; сопротивление изо­ляции на 1 км - не менее 5 МОм; уровень помех по переменному току - не более 1 В на 1 кОм, по постоянному току - не более 0,05 В.

5.6. ЛАЗЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ (ЛИБО)

Назначение - измерение высоты нижней границы облаков над мес­том установки.

Принцип действия высотомера основан на измерении времени рас­пространения светового импульса от передатчика до облачного слоя и обратно (рис. 5.7).

Рис. 5.7

Основные технические характеристики

Диапазон измерения, м 50-100

Погрешность измерения, м не более 10%

Нормальная работа обеспечивается в диапазоне температуры ок­ружающей среды,'С от -40 до + 40

Время выхода в эфир, мин

при температуре окружающей среды

± 20*С не более 1

± 40*С не более 5

Частота проведения измерений, изм. в мин 1

Рабочий ресурс Л И ВО, изм 5000

Удаленность пульта управления (дистанционное управление),м

не более 20

Время готовности прибора к измерению, с не более 10

Время готовности прибора к измерению после появления сигнала

Т_к = t°C+273,15°С, t°C = Т_К-273,15°С. 9

Ф=Ф_о.е^_0!/, 111

ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СВОБОДНОЙ АТМОСФЕРЕ 135

РСУ=0+ДД 159

10. АППАРАТУРА ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ 170

11. АЭРОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ, ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ 167

12. РАДИОПРИЕМНИКИ И РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА 12.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОПРИЕМНИКАХ 208

Основные узлы радиоприемных устройств 200

Р2. 209

13. ФАКСИМИЛЬНАЯ АППАРАТУРА 216

14. ТЕЛЕГРАФНАЯ АППАРАТУРА 234

измерения и приемник - блок измерения 50 - 70 м

Длина кабеля, соединяющего передатчик и приемник ,.10-12 м

Питание 220 В 50 Гц

Потребляемая мощность датчика, Вт, не более:

без обогрева 80

с обогревом 130

Условия эксплуатации датчика:

• передатчик, приемник и кабели - при температуре окружающей среды от - 50 до + 50°С и относительной влажности до 98% при темпе­ратуре 35 "С;

• блок измерительный, пульт дистанционный при температуре ок­ружающей среды от + 5 до + 40 *С и относительной влажности до 80% при температуре 25 °С.

Вид выходного сигнала блока измерения (БИ):

• цифровой выход - четырехразрядный десятичный код ВНГО с дис­кретностью 5 м, соответствует диапазону измерения (15-2000 м);

• аналоговый выход - напряжение постоянного тока в измеряемом диапазоне от 0 до 12 В (12 В соответствует 2400 м).

Характеристики согласования блока измерения БИ с внешними уп­равляющими и регистрирующими устройствами:

• по цифровому выходу - двухпроводная потенциально развязанная линия связи с однополярными сигналами и номинальным током (20±5) мА (интерфейс "Токовая петля 20 мА");

• по аналоговому выходу - двухпроводная линия связи. Выходное сопротивление (Я_вых = 1 кОм ±10%.)

Примечание. По цифровому выходу датчика обеспечивается как дистанцион­ное измерение, так и дистанционное управление. Режим измерения датчика - не­прерывный.

Управление датчиком обеспечивается как дистанционно (от пульта или метеостанции), так и местными органами управления блока изме­рения. Дистанционное управление осуществляется по двухпроводной линии связи длиной до 8 км, подключаемой к цифровому выходу блока измерения датчика.

Индикация результатов измерения в блоке измерения БИ и пульте дистанционном ПД - цифровая. С выхода ПД обеспечивается выдача информации о ВНГО в цифровом коде ASCII, интерфейс RS232C. Этот выход предназначен для сопряжения ДВО-2 с ПЭВМ или центральным устройством АМИС, выполненным на базе ПЭВМ.

Принцип действия и устройство. Принцип действия датчика ос­нован на измерении времени прохождения световым импульсом рас­стояния от передатчика до нижней границы облаков и обратно до при­емника, преобразовании полученного интервала в пропорциональное ему напряжение постоянного тока и цифровой код и передачи выход­ных сигналов по линиям связи для регистрации и на дистанционный пульт для индикации.

Датчик обеспечивает автоматическую обработку результатов изме­рения высоты нижней границы облаков - определяет среднее значение по восьми измерениям, при этом осуществляет логическую обработку - исключает случаи кратковременного (на 1 - 5 с) пропадания отражен­ных от облаков сигналов (разрывы в облаках) и выдает сигнал отсут­ствия облаков, если из 15 измерений не набирается 8 значащих. Датчик также исключает кратковременные ложные сигналы отражения («мест- ники») при практическом отсутствии облаков или наличии облаков выше диапазона измерения.

При включении питания (местное или дистанционное управление) из блока управления и преобразования (БУП) подаются управляющие сигналы на блок высоковольтный (БВ), который вырабатывает постоян­ное высокое напряжение U=5 кВ и импульсы «Поджига» напряжением 2,5 кВ, частотой 1,3 Гц для световых вспышек импульсной лампы пере­датчика.

Структурная схема датчика ДВО-2 (аналого-цифровой вариант ис­полнения) приведена на рис 5.10:

БВ - блок высоковольтный; БВИ - блок формирования временного интервала;

БРУ - блок формирования сигнала регулировки усиления;

БУП - блок управления и преобразования; БП - блок питания;

БВУ - блок вывода и дистанционного управления;

ПУ - пороговое устройство; ПД - пульт дистанционный;

БЦИ - блок цифровой индикации; У1, У2 - усилитель сигнала;

БР - блок регистрации

В момент вспышки импульсной лампы от передатчика поступает импульс запуска на блок формирования временного интервала (БВИ).

Формирование временного интервала заканчивается в момент по­ступления отраженного от облака сигнала в приемник.

Сформированный таким образом временной интервал, длитель­ность которого пропорциональна высоте облаков, поступает на блок управления и преобразования (БУП).

БУП формирует все управляющее сигналы, синхронизирующие ра­боту датчика, в том числе управляет работой передатчика, осуществли ет преобразование временного интервала в цифровой код, автомати­чески обрабатывает результаты измерения (выбирает из 15 измерений 8 значащих и осредняет результаты по 8 измерениям), выявляет про*

Рис. 5.10

Дополнительно БУП формирует аналоговый сигнал, пропорцио­нальный высоте облаков (аналоговый выход), который может исполь­зоваться для индикации результатов измерения и регистрации.

Осредненные результаты измерений после обработки в БУП в виде пакетов импульсов поступают на блок вывода и дистанционного управ­ления (БВУ), где осуществляются дополнительные преобразования для вывода информации на блок цифровой индикации (БЦИ) и в последо­вательном коде в линию связи (цифровой выход).

В БВУ предусмотрена оптоэлектронная развязка датчика и линии связи и обеспечивается возможность как дистанционного измерения, так и дистанционного управления по одной и той же 2-проводной ли­нии связи.

Обработанные в БВУ сигналы подаются на дешифраторы и цифро­вые индикаторы блока цифровой индикации (БЦИ) для цифрового от­счета высоты облаков в метрах в блоке измерительном (БИ).

пуски (разрывы в облаках), выдает сигнал отсутствия облаков и выявля ет помехи от «местника».

Для автоматического поддержания стандартного уровня отражен­ного от облаков сигнала в условиях световой засветки, (местника), се­лекции временных интервалов в отсутствие облаков блоком формиро­вания сигнала регулировки усиления (БРУ) вырабатывается сигнал ав­

томатической регулировки усиления (АРУ), который регулирует коэф­фициент усиления приемника отраженных сигналов.

Блок БРУ автоматически включается блоком БВИ на период време­ни между зондирующими импульсами только при наличии ответного сигнала, чем повышается помехозащищенность приемного тракта.

При разрывах в облаках или их отсутствии блоком БРУ вырабатыва­ется сигнал управления АРУ, повышающий коэффициент усиления при­емника, чем улучшается избирательность приемного тракта. При нали­чии ложных отраженных сигналов («местник»), при отсутствии облаков БРУ и пороговое устройство (ПУ) вырабатывают сигнал в БУП для сброса счета импульсов, тем самым формируется сигнал отсутствия облаков.

С цифрового выхода датчика измерительная информация о высоте облаков поступает по 2-проводной линии связи на пульт дистанцион­ный (ПД), который преобразует последовательный код в параллельный с последующим запоминанием и дальнейшим преобразованием в се- мисегментный код для цифровой индикации. Одновременно с помо­щью ПД можно дистанционно управлять включением и выключением датчика.

Рис. 5.11. Передатчик РВО-2М

Датчик ДВО-2 может работать также с автоматической метеороло­гической станцией типа КРАМС-2, в этом случае необходимость в дис­танционном пульте отпадает, он выполняет вспомогательную функцию.

С выхода ПД выдается цифровое сообщение в коде ASCII для ввода информации о ВНГО в ПЭВМ или центральное устройство АМИС вы­полненной на основе ПЭВМ. Все необходимые для работы передатчика и приемника напряжения формируются блоком питания (БП) измери­тельного блока.

Блок измерительный ДВО-2 с микроконтроллером по назначению и функциональным возможностям полностью соответствует рассмот­ренному выше аналого-цифровому варианту БИ и отличается от после­днего повышенной степень интеграции. Он содержит:

• плату измерительную, объединенную конструктивно и по функци­ям с платой управления, платой вывода и платой индикации;

• блок высоковольтный;

• блок питания.

Принцип действия БИ ДВО-2 с микроконтроллером как и в анало­го-цифровом варианте БИ основан на измерении времени прохожде­ния светового импульса от излучателя (передатчика) до цели и обрат­но (в приёмник), преобразования полученного временного интервала в цифровой код.

Одновременно с излучением светового импульса из передатчика в блок измерения поступает импульс запуска, под воздействием кото­рого начинается формирование временного интервала. Формирова­ние интервала заканчивается в момент поступления отраженного сиг­нала от приемника (через усилитель) на второй вход схемы выделения временного интервала. Измеритель преобразует временной интервал, пропорциональный высоте облаков, в цифровой код.

Как и в аналого-цифровом варианте прибор проводит цифровую обработку результатов зондирования, определяет среднее значение по результатам 16 значений и логическую обработку - отбрасывает случаи кратковременного (на 1 - 5 с) пропадания отраженных от облаков сиг­налов (разрывы в облаках). Прибор отбраковывает также кратковре­менные сигналы отражения при практическом отсутствии облаков или облаков выше диапазона измерения.

Работа устройства осуществляется следующим образом:

• управляющее устройство (УУ) с частотой 1,3 Гц передает в высо­ковольтный блок (БВ) сигнал на запуск импульсной лампы передатчи­ка. Одновременно со вспышкой импульсной лампы сигнал запуска из передатчика поступает на формирователь (Ф);

• отраженный сигнал с выхода приемника поступает на усилитель (У) и далее на пороговое устройство (ПУ1). Пороговое устройство обес­печивает выделение сигнала определенного уровня (равного середине переднего фронта отраженного сигнала). Формирователь выделяет временной интервал между посылкой зондирующего импульса и появ­лением отраженного импульсного сигнала на выходе ПУ1. Управляю­щее устройство (УУ) преобразует выделенный временной интервал в частоту, переводит эту частоту в метры (расстояние до нижней границы облаков) и через усилитель линии связи (УЛС) передает эту информа­цию в канал связи (ЛС);

• с выхода усилителя (У) отраженный импульс, содержащий изме­рительный сигнал и шум, поступает также на второе пороговое устрой­ство (ПУ2), которое обеспечивает работу устройства с заранее задан­ным уровнем отраженного сигнала на выходе усилителя, что существен­но уменьшает погрешность, связанную с конечным наклоном передне­го фронта отраженного импульса. Для увеличения помехоустойчивос­ти устройства последовательный ключ (К1) открывается формировате­лем (Ф) на время, близкое времени зондирования;

• при отсутствии отраженного сигнала формирователь (Ф) выраба­тывает управляющий сигнал, открывающий ключ К2, который разряжа­ет емкость RC фильтра и обеспечивает максимальное усиление прием­ника. Таким образом схема сразу настраивается на прием слабых и уда­ленных сигналов, что важно для повышения надежности обнаружения объектов и для работы в условиях двухслойной облачности.

Блок измерительный ДВО-2 на микроконтроллере содержит: плату измерительную, блок высоковольтный, блок питания.

Работа всего устройства в целом определяется программой процес­сора. Тактовая частота процессора 15МГц получается делением на 2 "измерительной" частоты 30МГц.

5.9. ЛАЗЕРНЫЙ ДАТЧИК ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ ДОЛ-1

Для замены морально и технически устаревших измерителей ВНГО: ИВО-3, РВО-2, ДВО-2, РВО-3, использующих в качестве источников све­товых импульсов импульсные лампы, впервые в России на ОАО" ЛОМО" был разработан дальномер облаков лазерный ДОЛ-1 на основе им­пульсного твердотельного лазера с диодной накачкой и современной электронной и компьютерной технологиями.

Назначение - непрерывное дистанционное измерение высоты ниж­ней границы облаков (ВНГО), определение количества облачных слоев, высоты визуального контакта (вертикальной видимости), документи­рование результатов измерений и отображения информации для ме­теорологического обеспечения взлета и посадки воздушных судов на аэродромах.

Основные технические характеристики

Диапазон измерений ВНГО ( Н ), м 0-37Q0

Время выдачи информации, е.. 15

Разрешающая способность , м 7,5

Пределы допускаемой абсолютной погрешности ВНГО,м

от 10 до 100м ......±10

от 100 до 3000м ±(0,05Н+5), (гдеН - ВНГО)

Уменьшение частоты зондирования при увеличении ВНГО, Гц....до 0,012

Дистанционность измерений, км не менее 8

Рабочий температурный диапазон, "С от -50 до +50

Срок службы , лет. 8

Принцип действия и устройство

Принцип действия ДОЛ-1 основан на измерении характеристик об­ратно рассеянного зондирующего импульса в атмосфере при про­хождении им исследуемого участка трассы и матеметической (цифро­вой) обработки огибающей эхосигнала для получения информации о профиле оптической плотности атмосферы в вертикальном направле­нии. Структурная схема приведена на рис. 5.11.

ДОЛ-1 обеспечивает:

• измерение профиля оптической плотности атмосферы и получе­ние, кроме высоты облачности, информации о количестве облачных слоев и их сплоченности (бальности );

• работоспособность при наличии дымки, тумана и осадков;

• возможность измерения мгновенного значения ВНГО;

• возможность оценки облачности по визуальному наблюдению эхо- сигнала на компьютере;

• устойчивость прибора от влияния радиотехнических станций;

• трансляцию информации в цифровом коде на базе RS 232 по стан­дартной линии связи на аэродромах.

Достоинства ДОЛ-1:

• расширенный диапозон измерения ВНГО;

• цифровые измерительные выходы;

• дистанционный пульт управления (ПУ), имеющий цифровое табло для отображения информации на два приемо-передающих устройства (УПП );

• автоматический контроль работоспособности прибора в целом и отдельных узлов;

• возможность работы под углами 90° и 45° к горизонту;

• алгоритм защиты от ложных показаний при наличии разрывов в нижнем слое облаков;

• алгоритм определения сплоченности (пространственной протя­женности облачных слоев) для прогноза их развития;

• встроенная грозозащита и защита от перенапряжения в питаю­щей сети;

• может быть использован автономно или в составе автоматизиро­ванных метеорологических измерительных комплексов.

Программное обеспечение прибора ДОЛ-1 позволяет осуществ­лять округление измеренных значений с точностью до 1 м в отличие от СТ-25, где выдача данных производится с дискретностью измерения 15 м с округлением 5 м, причем в сторону увеличения); получать мгно­венные и статистические значения измеренных величин; скользящую выборку данных по 4 результата за период из 13 измерений по возрас­танию. Период зондирования зависит от измеренного статистическо­го значения ВНГО. При чистом небе производится контроль наличия облаков с периодом 30 с. В случае образования инея, снега включается обогрев защитного стекла.

В приборе автоматически производится контроль работоспособно­сти всех систем оптическим тест-сигналом. Пульт управления (ПУ) рабо­тает на два устройства приемопередающих (УПП), тип интерфейса RS- 425 (связь ПУ с ПЭВМ последовательным кодом RS-232, тип интерфей­са с принтером CENTRONICS). Имеется возможность наблюдать огиба­ющую эхосигнала и все промежуточные расчеты до получения выходных данных не только на пульте отображения информации, но и на мониторе ПЭВМ (расстояние от ПУ до ПЭВМ - 20м, до принтера - 3 м).

В настоящее время проведены все сертификационные и натурные испытания, конструкторской документации присвоена литера 01 и на­чался серийный выпуск изделий ДОЛ-1.

5.10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ ШАРОМ-ПИЛОТОМ

С помощью шара-пилота ВНГО измеряется только при сплошной облачности. Для измерения наполняют шар-пилот водородом, опре­деляют его вертикальную скорость и выпускают в свободный полет. От­мечая время выпуска с точностью до 1 с, наблюдают за полетом шара невооруженным глазом или с помощью теодолита и отмечают с точно­стью до 1с момент, когда шар, достигнув облаков, начнет "туманиться". Умножив исправленную вертикальную скорость шара на время полета до момента "туманится", получим высоту облаков. Например, если вер­тикальная скорость (исправленная) 120 м/мин, время полета шара до момента "туманится" 150 с, то высота облаков составит 300 м.

Ночью для наблюдения за шаром-пилотом к нему подвязывают не­большой фонарик. В зависимости от высоты и формы облаков оболоч­ки шаров-пилотов применяются различных размеров и цветов. Так, при облачности ниже 300 м и слабом ветре применяются оболочки 10, при облачности выше 300 м и сильном ветре - 20 или 30, а чтобы лучше видеть шар, следует при белых или серых облаках пользоваться черны­ми оболочками, а при темных облаках - белыми оболочками.

6. ПРИБОРЫ И УСТАНОВКИ ИЗМЕРЕНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ