Лекция №13

В конструкции механической части локатора используется одноосный привод грубого перемещения по азимуту и имеется датчик угла поворота в азимутальной плоскости.

Длительность импульса излучения передатчика в ближней зоне 0,5 мкс, в дальней зоне 1,1 мкс.

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости не более , а в вертикальной не более .

Среднеквадратичная ошибка по дальности не более 30 м.

В МАРЛе предусмотрен режим функции контроля с использование имитатора радиозонда.

Структурная схема МАРЛ-А.

Управление диаграммой направленности осуществляется подачей соответствующих цифр кода на фазированную антенную решетку. Этот код восстанавливает необходимые сдвиги фаз между отдельными диполями антенной решетки.

Синтезатор частоты и синхронизатор образуют подстройку рабочей частоты МАРЛ к частоте радиозонда. Осуществляют блокирование входа приемника на время действия зондирующего импульса.

Принятый сигнал от радиозонда после обработки поступает на аэрологический процессор и дальномерный канал, где происходит выделение полезной информации и формирование выходной массива данных аэрологической информации.

Компьютерная часть состоит из персональной ЭВМ типа IBM на рабочем столе оператора и специального микро ЭВМ, расположенного в антенном блоке.

Связь подвижной и неподвижной частей МАРЛ осуществляется по двум радиоканалам для устранения ненадежного механического контактного перехода.

Одним из достоинств является совместимость по диапазону используемых радиочастот и телеметрического радиоканала, как с отечественными радиозондами, так и зарубежными.

Использование микроэлектрических и цифровых технологий позволяет системе радиозондирования работать в любых климатических условиях без помощи обслуживающего персонала.

Специальные радиозонды.

На ряду со стандартными радиозондами типа МАРЗ-2 МРЗ, разработаны новые радиозонды для измерения дополнительных параметров: концентрации озона, длинноволновой радиации, корпускулярное излучение атмосферы.

Кроме того разработаны специальные высокоточные радиозонды, предназначенные для оценки точности измерения параметров атмосферы стандартными радиозондами.

Рассмотрим работу озонозондов. Озон поглощает ультрафиолет (0,29 мкм), максимальная концентрация наблюдается на высоте 20-25 км. В настоящее время обнаружены озоновые дыры, которые связаны со стратосферной авиацией, промышленными выбросами и солнечной активностью. Общее количество O₃ (при температуре 0⁰ С) составляет несколько сантиметров.

К характеристикам O₃ относятся: отношение смеси .

Основным методом измерения озона в атмосфере является метод радиозондов. Для этого разрабатываются специальные приставки к сетевым радиозондам. Одновременно осуществляется измерение профилей основных метеоэлементов. Различают: оптический, электрический (электрохимический), хемолюминесцентный.

Принцип действия оптического озонозонда (ОО) основан на изменении поглощения озоном ультрафиолетового излучения оптического озонозонда. Измеряет общее количество озона в момент изменения в столбе атмосферы над зондом. Путем численного дифференцирования можно вычислить: плотность O₃ и его вертикальный профиль.

Ультрафиолетовый фотометр принимает излучение в полосе поглощения мкм и вне полосы поглощения мкм.

Рассмотрим блок-схему оптического озонозонда:

1

2

3

6

8

5

7

10

9

4

11

1 – светоприемник асимметричный;

2- светофильтр, отсекающий видимый участок;

3 – блок фильтров;

4 – модулятор;

5 – приемник излучения (фоторезистор или ФЭУ);

6 – согласующее устройство;

7 – измерительный преобразователь;

8 – СВЧ АГ;

9 – ГСИ;

10 – электронный коммутатор;

11 – датчики температуры, влажности, и опорное сопротивление.

Светофильтр (1) выполнен из кварца и обеспечивает постоянство потока излучения на приемник независимо от угла падения солнечных лучей. Блок фильтров (3) выдает излучение на и . Использование модулятора позволяет выделить разностный сигнал, и он подается на приемник излучения (5), где происходит преобразование оптического сигнала в пропорциональном направлении или в ток. Управление частотой измерительного генератора происходит или под действием силы входного сопротивления и , или под воздействием меняющегося напряжения или тока. На выходе преобразователь формирует импульсы, частота которых пропорциональна разностному сигналу в полосе поглощения озона и вне него. Это позволяет определить содержание озона в столбе атмосферы над радиозондом.

Электрохимический озоноозонд (ЭО) – разработан в США, Германии и России. Рассмотрим работу электрохимического озонозонда.

Основой для излучения O₃ служит электрохимическая ячейка, помещенная в пенопластовый кожух.

(рис.1)

1 – ванна с электролитом;

2 – входящих патрубок (труба, куда засасывается воздух);

3 – выходной патрубок;

4 – графитовые электроды;

5 – вращающийся диск;

6 – терморезистор;

7 – ванна с раствором спирта для температурной стабилизации;

8 – пенопластовый кожух.

Принцип действия электролитической ячейки основан на реакции:

– поступает в (1) и соприкасается с (5).

Выделившийся I изменяет сопротивление электролитической ячейки, при этом на электродах происходит реакция: ; .

Измеряя ток электрохимической ячейки и производную тока можно определить количество I, и, в конечном счете, и концентрацию озона, которая проходит через ячейку.

Добавка LiCl сохраняет незамерзающий раствор до . Спирт позволяет поддерживать температуру раствора от .

Определение концентрации озона осуществляется по следующей формуле:

, где – коэффициент, зависящий от скорости набегающего воздушного потока и температуры электрода, - производная тока по времени [мкА/мин], с – коэффициент, зависящий от скорости набегающего потока и температуры воздуха, - производная температуры электролита по времени [ ], - ток электрохимической ячейки, если , то .