Измерване на височината на основата на облака - наука и технологии
Неблагоприятната екологична обстановка на територията на България изисква специално внимание към въпросите на опазването на природата и екологичното образование. Контролът върху въздействието на икономическата дейност на човека върху околната среда и природния комплекс е необходим компонент на мерките за подобряване на използването на природните ресурси. Много отрасли на промишлеността и селското стопанство зависят до голяма степен от яснотата, ефективността и надеждността на прогнозите на федералната система за наблюдение и контрол на околната среда. Ефективността и навременността на предупрежденията за бури, ранното прогнозиране на опасни и особено опасни метеорологични явления са неразделна част от успешното и безопасно функциониране на много сектори на икономиката и транспорта, а дългосрочните метеорологични прогнози играят решаваща роля в организацията на селскостопанското производство.
Един от най-важните параметри, които определят възможността за прогнозиране на опасни метеорологични явления, е височината на долната граница на облаците.
Принципът на измерване на височината на долната граница на облаците, който се използва в измервателите на височината на облаците IVO-1M и записващото устройство RVO-2.
В метеорологията под височина на облаците се разбира височината на долната им граница над земната повърхност. Те измерват главно височината на облаците от средния и долния слой (не по-високи от 2500 m.). Това определя височината на най-ниските облаци. В случай на мъгла височината на облаците се приема за нула и на летищата в тези случаи се измерва „вертикална видимост“. Основата за измерване на височината на долната граница на облаците в IVO-1M и RVO-2 е светлолокационният метод.
С този метод височината на долната граница на облаците се определя от времето, необходимо на светлината да премине от излъчвателя на светлина до облака и обратно.
Светлинен импулс се изпраща от излъчвателя и след отражение се приема от приемника. Излъчвателят и приемникът са разположени в непосредствена близост един до друг.
Принципът на работа на измервателя и регистратора на долната граница на облаците.
1. Височиномер на базата на облаците IVO-1M.
ИВО-1М се състои от предавател и приемник на светлинни импулси, контролен панел и комплект свързващи кабели. Приемникът и предавателят се монтират на открито място на разстояние 8-10 метра един от друг. Предавателят и приемникът са подобни по дизайн и съдържат параболични огледала, защитни стъкла и капаци, които се повдигат от електрически двигатели преди измерванията.
Като източник на светлинни импулси се използва троботрон тип ИСШ-100. Вертикално нагоре се излъчват мощни правоъгълни светлинни импулси с продължителност около 1 ms и честота 20 Hz. Част от разпръснатата от облака енергия (светлинни импулси с хармоници, кратни на основната честота на сигнала) се връща към приемника и се преобразува от фотоумножителя FEU-1 в електрически импулси. Директно в приемника има предварителен широколентов усилвател. което ви позволява да намалите ефекта от смущения при предаване на сигнал към контролен панел, разположен на закрито на разстояние до 50 m от трансивъра.
С помощта на контролен панел, съдържащ електронно-лъчева тръба, операторът може ръчно да измери времето на забавяне на ехо сигнала, отразен от облака, спрямо сондиращия сигнал, излъчван от предавателя. Измерването се извършва с помощта на компенсационна верига, която съдържа регулируем източник на захранване и ви позволява да променяте напрежението на CRT плочата, точно според схемата (фиг. 1).
Чрез завъртане на копчето на потенциометъра, на който е фиксиранпоказалеца на скалата за височина, операторът компенсира напрежението, подадено от генератора за почистване към лявата плоча на CRT. Напрежението на изхода на генератора за почистване за един период на излъчване се увеличава пропорционално на времето, изминало от момента на излъчване на сондиращия сигнал, и при достигане на определено ниво, съответстващо на обхвата на измерване, се връща към първоначалното ниво. В съответствие с това, електронният лъч се движи по CRT екрана отляво надясно с честота на излъчване 20 пъти в секунда.
Фиг.1 Блокова схема на ИВО-1М.
Контролният панел също има AGC верига, която ви позволява да поддържате постоянна амплитуда на ехо сигналите в целия диапазон на измерване. Генераторът на маркери е предназначен за периодични проверки на целостта на градуирането на височинната скала при експлоатационни условия.
Приемникът и предавателят трябва да бъдат инсталирани на разстояние най-малко 200 метра от радарни станции и най-малко 500 метра от радиостанции със средни вълни.
2. Регистратор на долната граница на облаците РВО-2.
Регистърът за височина на облака РВО-2 е подобрена версия на ИВО-1М, има по-добри експлоатационни и технически характеристики и по-широки възможности за приложение.
В RVO-2 скалата на височината е подобрена. Той е разделен на десетки метри, което позволява четене на показанията на VNGO с грешка не повече от 5 метра. Чрез намаляване на продължителността на светлинния импулс, увеличаване на напрежението на кондензатора на главния разряд на светкавичната лампа, увеличаване на стръмността на фронтовете на светлинния импулс, предният ръб на сигнала на CRT на контролния панел е по-стръмен - това осигурява по-точно измерване на VNGO. Но посоченият режим на захранване на светкавицата значително намалява нейния ресурс.
RVO-2 е електромагнитно съвместим с радио оборудване и не го правиима такива ограничения за инсталиране на приемник и предавател като IVO-1M.
За да се елиминира запотяването и замръзването на стъклата на приемника и предавателя, те се нагряват от нагревателен елемент с мощност около 200 W.
RVO-2 са изпълнени в 3 версии:
първият вариант (RVO-2) включва: предавател, приемник на светлинни импулси и контролен панел;
втората версия (RVO-2-01) включва: предавател и приемник на светлинни импулси, контролни куршуми, регистратор. Тази опция осигурява измерване на VNGO до 2000 метра и автоматичното му регистриране до 1000 метра, когато контролният панел и записващото устройство са разположени на разстояние до 50-70 метра от мястото на инсталиране на предавателя и приемника;
третата версия (RVO-2-02) включва: предавател и приемник на светлинни импулси, контролен панел, записващо устройство и дистанционно управление. Тази опция дава възможност да се измерва и записва ВНГО по същия начин като RVO-2-01, както и да се измерва и регистрира ВНГО до 1000 m с помощта на записващо устройство за дистанционно управление, когато последното се намира на разстояние до 8 km. от мястото на монтаж на предавателя и приемника.
Грешката на измерване на VNGO за RVO-2 е същата като за IVO-1M. RVO-2-01 и RVO-2-02 осигуряват автоматично измерване и регистрация на VNGO след 15, 30 или 60 минути в съответствие с настройката „интервал“, ако е необходимо, регистрация на VNGO с интервал от 3 минути и непрекъсната регистрация за 1,5 минути.