Способ дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере

Изобретение относится к способу дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере. Облако облучают электромагнитным сигналом с последующим приемом отраженного сигнала. Причем используется сигнал круговой поляризации, с длиной волны электромагнитного сигнала, равной удвоенной длине трека альфа-излучения в атмосфере. В составе зарегистрированного отраженного сигнала определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала. На основании полученных данных принимают решение о радиоактивности облучаемого облака по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала. Техническим результатом является обеспечение возможности более оперативного принятия решения об идентификации радиоактивного облака в воздушной среде. 1 ил.

 

Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно радиотехническим средствам, использующим поляризационные свойства целей для радиационной идентификации облака в атмосфере. Известен наиболее близкий к заявляемому способ дистанционного контроля радиационной обстановки в атмосфере, в котором используют облучение заданной области пространства электромагнитным сигналом, измерение параметров воздушной среды: относительной влажности, температуры, давления и вертикальной скорости воздушного потока над зоной контроля, а также либо предварительное установление нуклидного состава радиоактивного объекта, либо измерение спектрального состава его гамма-излучения, а о радиационной обстановке судят по мощности радиоактивного выброса, которую вычисляют как известную функцию от измеренных параметров воздушной среды [Способ дистанционного контроля радиационной обстановки зон с объектами радиоактивных выбросов и загрязнений. Елохин А.П. RU 2147137 С1 2000.03.27]. В этом способе необходимо предварительное измерение параметров воздушной среды, по которым затем вычисляют мощность радиоактивного выброса как функцию параметров воздушной среды, по значению которой принимают решение о радиационной обстановке, что требует дополнительного времени для принятия решения.

Задачей заявляемого технического решения является уменьшение времени на принятие решения об идентификации облака в воздушной среде путем исключения предварительного измерения параметров воздушной среды. Это достигается тем, что применяемый способ радиационной идентификации облака в атмосфере использует облучение облака электромагнитным сигналом, взаимный прием отраженного сигнала, отличается тем, что производят облучение облака сигналом круговой поляризации, с длиной волны электромагнитного сигнала равной удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, принимают решение о радиоактивности облучаемого облака по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала. Сущность заявляемого способа поясняется на примере устройства, реализующего этот способ. Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство, реализующее предлагаемый способ дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере, содержит антенну 1, циркулятор 2, 1-й выход которого подключен к входу антенны 1, передатчик 3, выход которого подключен к входу циркулятора 2, генератор модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4, 1-й выход которого подключен к входу передатчика 3, приемник 5, вход которого подключен ко 2-му выходу циркулятора 2, синхронный детектор 6, 1-й вход которого подключен к выходу приемника 5, а 2-й вход подключен ко 2-му выходу генератора модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4, блок выработки порога 7, пороговое устройство 8, 1-й вход которого подключен к выходу синхронного детектора 6, а 2-й вход подключен к выходу блока выработки порога 7, блок принятия решения 9, вход которого подключен к выходу порогового устройства 8.

Работает устройство следующим образом.

В генераторе модуляции амплитуды излучаемого сигнала 4 вырабатывается периодический сигнал с круговой частотой Ω, который поступает на вход передатчика 3. В передатчике 3 вырабатываются импульсы с высокочастотным заполнением, с длиной волны высокочастотного заполнения равной длине, при которой амплитуда сигнала, отраженного от диполя, образованном треком альфа излучения в атмосфере, наибольшая, и периодом Т, амплитуда которых модулируется периодическим сигналом Сигнал с выхода передатчика 3 поступает на 1-й вход циркулятора 2, с выхода циркулятора 2 сигнал поступает на вход антенны 1 круговой поляризации общей на передачу и прием. Антенна 1 излучает сигнал круговой поляризации, принимает отраженный от облака сигнал, который поступает на 2-й вход циркулятора 2 и затем со 2-го выхода циркулятора 2 поступает на вход приемника 5. С выхода приемника 5 сигнал поступает на 1-й вход синхронного детектора 6. С выхода синхронного детектора 6 сигнал поступает на 1-й вход порогового устройства 8, на 2-й вход порогового устройства поступает сигнал с выхода блока выработки порога 7. С выхода порогового устройства 8 сигнал поступает на блок принятия решения 9, в котором решение о наличии радиоактивности принимается в случае если уровень сигнала, поступающего на 1-й вход порогового устройства 8, превышает уровень сигнала, поступающего на 2-й вход порогового устройства. Сигнал, принятый взаимной антенной, какой является антенна в предлагаемом техническом решении, от естественного облака при облучении его на круговой поляризации будет равен нулю [Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов М. Сов. радио. 1966] не зависимо от мощности излучаемого сигнала.

Область атмосферы, в случае радиоактивного выброса в атмосферу, будет включать альфа излучение, которое присутствует в радиоактивном выбросе [Петрушанский М.Г. Основы физики ионизирующих излучений. Оренбург. ГОУ ОГУ. 2008]. Поэтому радиоактивное облако можно представить как совокупность хаотически ориентированных диполей [Полянский В.А. Обратное рассеяние электромагнитной волны на облаке радиоактивных элементов в воздухе, испускающих альфа-частицы. ЖТФ, 2000. Т. 70, №2, с. 133-135]. Длина излучаемой волны выбирается равной удвоенной длине трека (диполя) альфа излучения в атмосфере, при которой мощность отраженного сигнала наибольшая [Теоретические основы радиолокации/Под ред. В.Е. Дулевича. М. Сов. радио. 1964]. В спектре сигнала, принятого антенной круговой поляризации, при облучении радиоактивного облака сигналом круговой поляризации, модулированным по амплитуде, будет содержаться спектральная составляющая на частоте амплитудной модуляции излучаемого сигнала. Действительно.

Матрица Мюллера Мд случайно ориентированных диполей равна [Matt D.L. Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly диполей равна [Matt D.L. Stokes-parameter description of backscattering from a ramdomly oriented dipoles. Proc. IEEE, 1969, v. 57, №11, p, 2067-2068]:

Вектор Стокса Sотр отраженного сигнала равен:

где Sизл вектор Стокса излученного сигнала.

Вектор Стокса Sлин линейно поляризованного излучаемого сигнала в линейном базисе общем случае равен, с точностью до постоянного коэффициента:

где Р - мощность излучаемого сигнала, α - угол наклона электрического вектора электромагнитной волны к направлению горизонтальной поляризации.

Примем α=0, тогда

Вектор Стокса Sкр излучаемого сигнала круговой поляризации в том же базисе равен:

Как следует из (1), (2), (4) вектор Стокса Sд сигнала, отраженного от совокупности диполей при облучении их сигналом круговой поляризации, равен

Мощность Рпр на выходе приемной антенны равна скалярному произведению вектора Стокса Sa приемной антенны и вектору Стокса принимаемого сигнала Sc [Антенны эллиптической поляризации, под ред. А.И. Шпунтова. М. Иностранная литература. 1961]:

Тогда мощность сигнала Рд, принятого от радиоактивного облака на выходе взаимной приемной антенны с точностью до постоянного множителя равна:

Мощность Рпр на выходе приемной антенны равна скалярному произведению вектора Стокса принимаемого сигнала Sc и вектора Стокса Sa приемной антенны [Антенны эллиптической поляризации, под ред. А.И. Шпунтова. М. Иностранная литература. 1961]:

Тогда на выходе антенны сигнал, отраженный от радиоактивного облака как от облака диполей, с точностью до постоянного множителя имеет мощность Рпр.д равную

При модуляции мощности излучаемого сигнала Р с частотой Ω, получаем

где Р0 - амплитуда мощности излучаемого сигнала, t - время.

Тогда мощность сигнала, отраженного от облака диполей, на выходе приемной антенны с точностью до постоянного множителя равна

Таким образом, как следует из выше изложенного, в спектре сигнала, отраженного от радиоактивного облака в атмосфере, содержится спектральная составляющая частоты Ω, равная частоте модуляции излучаемого сигнала, а в спектре сигнала, отраженного от атмосферы, не содержащей радиоактивных элементов, составляющая частоты Ω отсутствует. По наличию в спектре принятого сигнала частоты амплитудной модуляции излучаемого сигнала принимают решение о радиоактивности облучаемого участка атмосферы.

Итак, облучение облака электромагнитным сигналом круговой поляризации, длина волны которого равна удвоенной длине трека альфа излучения в атмосфере, определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, принимают решение о радиоактивности облучаемого облака в атмосфере по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, позволяет исключить измерение параметров атмосферы, что обеспечивает уменьшение времени на принятие решения о радиоактивности наблюдаемого облака в воздушной среде.

Способ дистанционной идентификации радиоактивного облака в атмосфере с использованием облучения облака электромагнитным сигналом, взаимного приема отраженного сигнала отличается тем, что производят облучение облака сигналом круговой поляризации, с длиной волны электромагнитного сигнала, равной удвоенной длине трека альфа-излучения в атмосфере, определяют наличие в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала, принимают решение о радиоактивности облучаемого облака по наличию в спектре огибающей принятого сигнала составляющей с периодом, равным периоду излучаемого сигнала.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к самоходным принтерам. Технический результат - повышение точности, быстродействия, снижение затрат.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является повышение гибкости операции по определению местоположения за счет отделения технологии радиодоступа (RAT) для определения местоположения от технологии RAT для передачи сообщения об определении местоположения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения начальной скорости снаряда, являющейся одной из важнейших баллистических характеристик оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства. Технический результат состоит в повышении точности измерения начальной скорости снаряда при малых углах между оптическими осями телескопических систем.

Изобретение относится к области навигационных систем и может быть использовано для локального позиционирования наземных объектов с относительно постоянной высотой расположения антенны в горизонтальной плоскости (в плане) при условии возможных помех на ограниченных территориях и в закрытых помещениях, где определение координат объектов с помощью глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) затруднено либо нецелесообразно.

Изобретение относится к области способов определения географического местоположения устройства передачи радиосигнала, в частности устройств передачи сигнала, относящихся к области Интернета вещей. Техническим результатом заявленного изобретения является создание упрощенного способа определения географического местоположения устройства передачи радиосигнала, который обеспечивает уменьшенное энергопотребление и высокую надежность.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения двумерных координат наземной цели угломерно-дальномерным методом радиолокационной системой, состоящей из многолучевого передатчика с известными координатами, излучающего кодированные радиолокационные сигналы в заданных направлениях, и приемника-пеленгатора с известными координатами, принимающего сигналы, отраженные от наземной цели, определяющего направление на наземную цель и измеряющего расстояние пеленгатор - наземная цель - передатчик.

Заявленная группа изобретений относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения координат и ортогональных составляющих векторов скоростей КА, и может быть использована на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.

Заявленная группа изобретений относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений, определения координат и ортогональных составляющих вектора скорости КА, и может быть использована на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.

Заявленная группа изобретений относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений, определения координат и ортогональных составляющих вектора скорости космического аппарата (КА), и могут быть использованы на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.

Предложенная группа изобретений относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения координат и ортогональных составляющих векторов скоростей КА, и может быть использована на наземных и бортовых комплексах управления полетом КА для точного определения текущих параметров движения КА.

Изобретение относится к ближней радио и гидролокации и может использоваться в системах автономного управления движением взаимодействующих объектов для вычисления на ограниченных расстояниях параметров движения объекта - путевой скорости, курсового параметра и угла встречи движущегося или неподвижного локатора с движущимся объектом. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров движения цели, а также упрощение реализации способа путем использования только дальномерных измерений. В заявленном способе излучают импульсный сигнал, принимают отраженный эхосигнал от поверхности движущегося объекта, измеряют между ними дальности, устанавливают исходное отсчетное время Т, регистрируют в первый, второй и третий дискретные периоды соответственно первую дальность R1, вторую дальность R2 и третью дальность R3 до наблюдаемого движущегося объекта. Затем вычисляют искомые параметры движения объекта: скорость сближения движущегося объекта и локатора, курсовой параметр, угол встречи локатора с движущимся объектом. 6 ил.
Наверх