Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Обоснование характеристик и разработка комплекса аппаратуры для определения вертикальных профилей метеорологических величин с помощью сбрасываемого самолетного метеозонда

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Обоснование характеристик и разработка комплекса аппаратуры для определения вертикальных профилей метеорологических величин с помощью сбрасываемого самолетного метеозонда"

О'Х !?омит«т гидроиотоорслог'ли при Кабинете Министров СССР Научно-проиэродстиенное объединений "Тайфун" СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "НЕТЙОПРИБОР" С ОП

На прнвях рукописи

Силантьев Константин Аркадьевич

ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ¡1 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИИ С ПОШЬЮ СГ>ГШШЕЧОГО САМОЛЕТНОГО МЕТЕОЗОНДА

04.00.22 - геофизика «

АВТОРЕФЕРАТ диссирт.эции на соискание ученой степени кандидата технических наук

Обнинск 1Э91 г.

Работа выполнена в Специальной конструкторской бюро "Ие-теоприбор" с опытным производством Научно-производственного ооъедпнетя 'Тайфун" Комитета гидроиотеорологии при Кабинете Министров СССР.

Научные руководители: доктор технических наук, старсшй научный сотрудник Иидловский A.A.,

кандидат физико-математических наук Ипатов В.В.

Официальные оппоненты: доктор технически): наук, профессор Авдюшик С.й.,

кандидат физико-математических наук, S/xoB Г.П.

Еедуцая организация: Центральная аэрологическое обсерватория Комитета гидрометеорологии при Кабинете Министров СССР. 'Заелта диссертации состоится "¿.f" Artítpv 1992. г. в 13.30 часов на заседании специализированного совета К 024.О?.01 в ЕЛО "Тайфун" ио адресу: 249020, г.Обнинск. Кажукской обл., пр. Ленине, 82. С диссертацией ыокво ознакомиться в библиотеке Научно-производственного объединения "Тайфун".

Автореферат разослан "14" ' 1991 г.

Ученый секретарь специаиюиоованиого совета,

кандидат фиэ-мат. наук ff > . . — D.H.Корпусов.

фары основывается на информации о пространственном распределении метеорологических величин, в частности температуры, влаи-ности воздуха, направления и скорости ветра. Информативность полученных данных возрастает с увеличением исследуемого объема атмосферы. Для целей прогноза погоды требуется значительно более развитая сеть наблюдений, чем монет быть обеспечено (технически и экономически) в настоявее время. При этом значительная часть пространства оказывается неосвещенное« наблюдениями, особенно в труднодоступных районах. Для реализации наиболее эффективного метода исследований термодинамических процессов в атмосфере, метода баланса энергии, необходимы измерения вертикальных профилей температуры и влажности воздуха, а также скорости и направления ветра минимум б трех точках. На акватории Мирового океана, а также в еллышяозауцешгах воздуивых массах, например, в тропическом циклоне,, проблема получения метеорологической информации встает особенно остро. Сбрасываемый самолетный метеозонд является практически- едагяственяьа' контактным измерительны» прибором, обеспечивавши» исследователей необходимыми первичными данными в этих условие. Используя скоростные качества самолета, можно практически одновременно проводить измерения в нескольких тачках, удаленных друг.от друга на значительные расстояния.

Актуальность настоящей работы обусловлена потребностью в определении вертикального распределения иэтеорохогичееккх величин в атмосфере, особенно в районах ггадоступных для традиционных методов измерений. Наличие такой! информация имеет большое значение для изучения и прогдозирования развития различных

- ко

аткзсферных явлений, г. тон числе тэких, как тропические циклоны, а также для выявления наиОолее аффективных точек активного ьоздействия на эти атмосферные явления.

В настоящее время наиболее распространенным методой контактного измерения вертикальных профилей метеорологических величин является аэрологическое зондирование с помощью шаропи-ложных иетеозондов, передавших по радио информации о состоянии атмосферы на наземную приеину» станции. В труднодоступных районах для зондирования тропосферы используют саюлети-иетеола-боратории, оборудованные соответствует^ аппаратурой. В сильно возмущенной атмосфере, где полеты связани с большим риской, исследования проводят с аомощьв сбрасываемого самолетного ие-теозонда (ыетеозонд«). Нетеозовд сбрасывается с самолета-нете-олаборатории. Снижаясь ив парасюте, он производит измерение метеорологических величии и передаст телеметрическую информации по радио на регистрирующую аппаратуру, размещенную на этой же самолете. Главными направлениями на пути совершенствования иетеозондов являемся снижение стоимости самого иетеозонда и повышение точности телеизмерений путем повышения стабильности датчиков метеорологических величии и обеспечения необходимой помехозащищенности передаваемой метеорологической информации.

До настоящего времею в навей стране отсутствовала законченная отечественная система зондирования тропосферы с помощь» сбрасываемого самолетного иетеозонда. Зарубежные разработки вследствие их высокой стоимости и ограниченного выпуска широкого распространения у нас не получили.

Целью работы является проведение исследований и создание современного отечественного самолетного комплекса аппаратуры, позволявшего проводить определение вертикальных профилей метеорологических величин с помощью сбрасываемого самолетного ые-

тоозонда (комплекс "Впртг.кэяь"). Для спполнения напеченной ноли било проведено:

Г, Определение чеобходнмнх прочппижс диаграмм работы сип• «•золеного ¡со1«пл?кс8 аппаратуры, дкаггсопп частот измерите'п.н;!-го генератора, допустимых постоянных т псоьичних преоб-

разователей (ПП) метеоро.гог::чеекиг псличкн.

2. Ач<ю«э нзмрэительного гльеръторэ матеозэнд.и И его с./-Бв^гзистзосэизве с «елью пормяешм стабильности иреоОрээоЕэии»: яяектрнчес.чого сопротивления ПП в частоту слидэпан.ия ициул1-

СОЙ .

3. Определение необходимой помскоз&цячзннпсги телеметрической инфорсалии я разработка ком го специального устройств« предотвращения ошибок, устана^лг.за.^иога на приемной члегчл.

Разработка функциональных и п ринцип/.альных электрических с:<еи метеозэнда к приемной части, а также изготовяение опытного образца коиплекса "Вертикаль" .

5. Испытания опытного образца комплекса "Вертикаль".

Няучнад новизна работи состоит в следующей.

1. Разработан комплекс самолетной аппаратуры для определения иертнкалынге профилей метеорологических г.еличин, не иие-еаий аналогов о нажей стране. Разработке предасстврпали исследования по оптимизации параметров аппаратура.

2. Разработаны и зациаени авторскими свидетельствами

СССР:

- иультнпибратор, обладавший порышенноЧ стабильностью частоты и скважности гся^-чоуемых импульсов; создана его математическая уодолд. В коши<и<се "Вертикаль" мультивибратор используется о иптеозондс» в качестве преобразователя эл»?ктмч<ч -кого сопротивления ПП в частоту г (одоряни? ¡ншулм оя:

- устройств предотвращения ойш-ок п чкиичтой «¡к'.'ри.чшм.

позволялщее существенно повысить помехозащищенность телеиетри-ческой информации, представленной в виде числоимпульсного кода, путей восстановления раздробленных помехой импульсов принимаемого сигнала. Предложена иетодика вычисления вероятности правильного приема информации при использовании данного устройства. В комплексе "Вертикаль" упомянутое устройство используется в приемной аппаратуре для восстановления искаженного помехой телеметрического сигнала, поступаюаего с цетеозопда.

Научная и практическая значимость работы. Разработан, т-готовлен и испытан опытный образец комплекса "Вертикаль", поз-чолят-ий определять вертикальные профили температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, а также скорости и направления ветра в тропосфере над труднодоступными районами или^ в опасных метеорологических, обрезованияк, таких, как тропический циклон. Данная разработка отличается от зарубежных аиажя-гов оптимальными параметрами, меньшей стоимостью и возио*-ностьп устансы'.к на отечественных саыолетах-иетеолаборяториях. Разработанные узлы комплекса, в перауо очередь мультивибратор и устройство для предотвращения ошибок, могут быть использованы при создании других комплексов дистанционного измерения параметров втыосСери, а весь кокпчехс в целой бел суцестрснних переделок иохст использоваться как мобильная наземная стчшшч аэрологического зо!1дирования.

диссертационная работа проводилось кок часть плановой КИР "Исследование динамики параметров тропического циклона и его окружения" (номер государственной регистрации 01 89.00<|85??). проводимой в отделе тропической метеорологии Института зкеспе-гиконтальной метеорологии.

йя аадиту риносятг.а основные Результаты исследований по созданию нового комплекса йппарэтуры опродолмшч вертикальны,-!

профилей,метеорологических величин с поиоцьп сорашваеиого са-иолетного иетеозонда, а ииеиио:

- функциональная схеиа коипхекса "Вертикаль";

- анализ к разработка измерительного генератора лете^лЛ!-да, а также методы повышения стабильности преобразования ни злектпическаго сопротивления ПП в частоту ичпульсов (авторское свидетельство 1465938 СССР);

- определение необходимой поцехозаи,иы.енност1. телеиетри-ческого сигнала и разработка специального устройства ее повышающего, устанавливаемого на приемной части (авторское свидетельство 1385296 СССР);

- опытный образец комплекса "Вертикаль".

Личный вклад. Автор являлся ведущий разработчиком коип-лекса "Вертикаль", нелосреда венно участвовал в разработке, изготовлении, настройке, испытаниях и эксплуатации комплекса, в обработке и анализе полученных результатов измерений. Является соавтором упоиянутык изобретений.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на науч-иьк конференциях молодик специалистов НПО "Тайфун", на ВДНХ СССР, а также на семинарах научно-технического совета СКВ "Ма-теоприоор". Отдельные узлы и пакет комплекса "Вертикаль" в целой дсиоистрировались на'выставках ИТТМ И выставке изобретений и рэц! нализаторских предложений 11110 "Тайфун" , где представ-дешш-э экспонаты неоднократно занииали призовые иеста, а также на Обнинской городской висгавке ¡1ТТН.

По теце диссертации опубликовано й научних работ, вкличап дна авторских свидетельства на изобретения. 4 работы и одно изобретение, зашпценпое авторским свидетельство«, выполнены ь соавторстве. И работах, выполненных в соавторстве, лични-и вклад диссертанта заключается и участии на всех этапах и:.сл<! •

- го

доваШ'.у, от постановки задачи дс получения и анализа экснеии-k :11тпльних данных и написания статей.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Общий объем диссертации 172 страницы, 27 рисунгов и 2 таблицы. Библиография - 70 наимено-

ьзшш. Приложение состоит из 43 рисунков.

я

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТН

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы основные цеди исследования и изложена структура диссертации .

В первой главе описаны параметры атмосферы и системы для ■IX определения. Отмечено, что погрешности измерений должны быть не хуже . рекомендованных синоптической и аэрологической комиссиями Всемирной метеорологической организации (ПМО), в соответствии с которыми предельная погрешность измерений температуры воздуха '.должна бить не хуже 0.5° С, относительной влажности воздуха 5%, давления I мб, скорости ветра 1м/с, направления ветра 5 град.

Дан анализ существующих систем аэрологического зондирования атмосферы с точки зре&я целесообразности применения отдельных их узлов и технических решений в разрабатываемом комплексе "Вертикаль".. Учитывалась сложность установки системы на серийно выпускаемые отечественные самолеты. Отмечено, что до настоящего времени в нашей стране отсутствовала современная аппаратура для исследования тропосферы с помощью сбрасываемого самолетного метеозонда. За рубежом такие исследования ведутся с помощью системы NAVAID dzOP-<SCflde. Однако высокая стоимость самой сиг.геиы и иетеозонда разового использования в частности.

ограничивает ее применение в нашей стране.

Рассмотрены первичные преобразователи <ПП) метеорологических величин в электрический сигнал, выбрани наиболее перспективные для применения в приборах разового использования преобразователи с розистивным выходоц. Отмочено, что ч качестве ПП температуры целесообразно выбрать полупроводниковый тор нистор, в качестве ПП влажности - полиэлектролитический гиг-ристор. а в качестве ПП давления - барокоробку или полупроводниковый датчик.

Анализ различных методов измерения скорости и направлении ветра позволил определить наиболее приемлемый метад с точг<и прения точности при минимальной стоимости теряемой части. Эта использование фазовых радионавигационных систем, ипприие». системы "Омега", с обработкой ротранслированчого радионавигационного сигнала на приемной стороне. В сравнении с традиционным методой определения местоположения иетеоэондч радиотеодолитом, использование системы "Омега" не требует устангвки н;>-самолет громоздкой приемной антенны.

Рассмотрены различные системы телеметрии и устройства преобразования выходного параметра первичного преобразователя в сигнал удобный для его передачи по радиоканалу связи. Отмочено. что наиболее удобным для систем с разовым использованием передпшоЯ части является передача информации числоикпулвсным кодом или частотой иипульсов. При этой ПП управляет частотой специального измерительного генератора (ИГ). В качестве ИГ и', метеозондя целесообразно применять Автоколебательные пел»кс,?1-г.ионнно автогенераторы па цифровых микросхемах КИОП-стгустуры с одной .времчэаллсвой ВС-цепьп.

П кошт глпры на основе проведенного янолмза суам тпу» ^их хпич».'скиу решения опродолрны основные нзппчв 1»ния I ра.чга-

- ю-

ботке комплекса "Вертикаль".

Во второй главе описана структурная схема конплокса аппаратуры для определения вертикальных профилей метеорологических величин с помавьь сбрасываемого саиолетного иетеозонда.

Комплекс состоит из приемной части и иетеозонда. Метеозонд, снижаясь на парашюте, осуществляет изиврвнис теш;оиату-ры, влажности, давления, скорости и направления ветра по траектории его снижения и обеспечивает передачу телеметрической информации по радиоканалу на иривипуч аппаратуру.

Информационный сигналом в толемотричоской системе была шОрыш частота ЯГ. Во ьреиязвдаицей ПС- цепи атого генератора последовательно коииугируотсн первичные преобразователи и эталонный резистор, С начало кыедого цикла опроса генерируете!?,. пусковая коы&шшцин из импульса и следусцей за ним паузы определенных длительностей. Манипуляция подносуцей частот« шфор-иационкыа сигналом образует дополнительный частотней канал связи. Сигнал Саэовой радионавигационной системы "Омега", принимаемый специальный роднойриемникон. ретранслируется без преобразований. Для передачи по радиоканалу используется частотная модуляция. Электропитание узлов метеоэонда осудествляется от стандартной водоактивкруомоЯ батареи.

На основании анализа возможного вертикального распределения метеорологических величин определены следусЕ,ис временные параметры телеизмерительной системы комплекса "Вертикаль", обоспечнваввио погрооности измерений не выае продольно допустимых. рекомендованных синоптической и аэрологической комиссий ВЫО:

- скорость снижения иотеозонда на уровне моря - 6 н/с.

- время функционирования «этеозондп - 25 мин.

- длительность ии!1лв опроса ъг.их ПП - 3 с.

- время опроси каадого ПП - 0.75 с.

- длительность счетгзго интервала на

приемной стороне - 0,6 с.

- длительность паузи иеаду счетными • интервалами - 0,2 с.

- максимальная частота ИГ - 5.3 КГц.

- минимальная частота ИГ - 500 Гц.

- предельно допустимая вероятность искажения при приеме одного наиболее короткого импульса

- и

телеметрического сигнала - 9.63x10

Допустише постоянные времени ПП при которых погрешность измерения метеорологических величин не провисит предельных значений•

- для теринсторэ - 0,3577 с.

- для Оорокоробки - 3,2 с.

- для гигристора - изменение не более 6,1 % за 0,6 с.

Исходя из нижеизложенных условий в качестве ПП тешюрй-

тури било выбрано полупроводниковое иикротермосопротивленне типа СТЗ-13, в качестве ПП давления - бпрокоробка радиозонда РКЗ-З, а в качестве ПП влажности - полиэлектролитический гиг-ристор. Как показали лабораторное исследования, гигристор ине-ет существенную еикостпу» составляют/» своего сопротивления. В литературе отсутствовал анализ выбранного типа ИГ с комплексным сопротивлением резистора его времязадавдей цепи.

Для определения влияния комплексной составляющей резистора времязадавщей ПС-цепи на частоту генерируемых колебаний била разрабогана математическая модель используемого ИГ. Основный уравнением модели является врсченной ход напряжения на входе первого инвертора:

1Ш) = Б1-ЕХР( $14 )+02-ЕХР( 524 )

где 1)1 = -г:- с ■ ; 1)2 =

К-а-Б!-{51-52) ' ' К-а-52-(52-51)

с. . -6 1 У( V- - 4-а-(1 )

где - -

2-а

'.Л и 52 корни знаменателя передаточной функции вреиязад,чещен цепи; '*'

о = С-Сз-ВЗ-(П1-(2-^11)+2'^-К11)

(1 = КЬШ+Вз К = Pi9-P.il;

Г(5)-- { 5-Сз-(М Вг-( Р.ЬШ Ы*г-<Ш1-( КЫй )}•

•С Б-С-С Р.9-В11-Е*Усэ-[ 2-Кг-[ЫШ-( КЬИз )МЬРя-П11 }+ ♦Цса-(1 3

Здесь С - емкость конденсатора вреиязадающей цепи; Сз - емкостная составлявшая резистора вреиязадающэй цепи ; Из - активная с остеклявшая резистора врецязадасщей 'цепи ; Р\Х - сопротивление диниарпзувщего последовательного резистора ; Вп- сопротивление линиаризующего паралельного резистора ; Из - выходное ссн-рч;!йленне чепояь^уеиой микросхемы; 11с н 1)С9 - напряжения ¡¡а конденсаторе вреыязадаюцей цепи ч на емкостной составлявшей резистора зтой цепи соответственно в момент переключения ИГ.

Приравнивая полученное уравнение к значений порогового напряжения, можно определить длительность импульса или паузы.

Разработанная адекватная математическая модель ИГ с комплексным сопротивлением резистора вреыязадаюцей Р£-цсш! позволила получить следующие результаты:

- определены допустимые значения емкостной составляющей ¡¡стдлексноро сопротивления ПП, при которых частота ИГ отличалась не оолее не« на I У„ измеряемой величины по сравнении с

расчетной частотой без учета этой емкостной составляющей;

- показано, что при использовании в качестве ПГ1 влажности воздуха пилхэлектролитичоскич гигристоров, необходимо учитывать их имкостнуи составляющу» при измерении гласности ¡n jíu-шавдей 65 - 85 % в зависимости от емкости применяемого конденсатор! времязадащей цепи )'Г;

- исследована чувствительность частоты ИГ к изменению его параметров. Отмечена пссииенная его чувствительность к изменении наприахлия питания и порога срабатывания первого инвертора. Определены пути стабилизации частоты ИГ.

При исследовании влияния ИГ на ПП, обнаружено, что измерительный ток, протекающий но ПП, вносит температурную погрешность. Однако эта погрешность существенна только для канала температуры и составляет 0,30 Приведенные зависимости перегрева термистора от высоты снижения метеозонда позволяют учесть этот перегрев при последующей обработке полученной с метеозонда информации.

Расчет помехозащищенности телеметрической информации показал, что для обеспечения допустимых погрешностей телеизмерении на приемной стороне необходимо примакение специального блика предотвращения ошибок. Анализ воздействия помехи па информационный сигнал выявил, что помеха образует пачку случайно распре, ;лсшшх импульсов, в то время как период информационного сигнала слабо изменяется в следствие малого изменении метеорологической величины за время ее регистрации. 11а основе выявленного различия определен алгоритм функционирования и разработана функциональная схема блока предотвращения ошибок а принятой информации. Функциональная схема этого устройства защищена авторским свидетельством.

Л л я определения помехозащищенности телеметрической сн..

- 1<f~

иы,- использующий блок предотвращения ошибок, разработан специальный алгоритм. При згой вероятность потери информицч:! для блока.' опрерирукщого четный числои периодов описывается выражением:

Рс"= 2- кЕ { PitM"K/a4i-P)1*"''K''i-<N-ll-K-i)-

Для блока, оперирующим но четный числом периодов -

Рс'е <н"|п'/и J J рг*к*«1-|>/'г>ц_р^к*<и«1)/а+

Ке 1

.рк» ««♦»)✓». ц_р} а«« о.-n/a ] .(tl-tM(-l).

'[ Р-(1Й1-К-2М1:Р)Н~И*К~1 ] )

Здесь И - число периодов или порядок блока: II - длительность или период поступления информационного элеиента в тактах; Р -вероятность искажения помехой информационного элемента • длительностью I такт. Показано, что для телеиетрической системы комплекса "Вертикаль" необходим бйок с параметром

В последней '-разделе главы разработана методика и определены погрешности разрабатываемой телеизмерительной системы. Отмечено, что основной вклад в погрешность измерения вносится шшрциошюстьв ПП. Однако зта погрешность на превосходит допустимых значений.

В третьей главе'описаны разработанные принципиальные схе-1Ш комплекса "Вертикаль" и реые»ы возникавшие в ходе зтой разработки конкретные .проблемы, связанные с работоспособностью комплекса. Ьыла проведена модернизация ИГ введением в него цепи стабилизации порога срабатывания первого инвертора, йа модернизированный ИГ получено авторское свидетельство. На его основе разработана принципиальная схема блока измерительного

— т :> —

генератора, формирующего телеметрический сигнал от первичннк преобразователей метеорологических величин.

Определена необходимая модность радиопередатчика системы телеметрии нетеозонда. равняя I вт. Рассмотрен принцип действия радиопередатчика, гшбрзин конкретнее схемотехнические ре-сепия его узлов. Рассмотрена схема приемника "Омега". Описана конструкция всего иотеозондв.

Одним из основных. -устройств приешюВ части комплекса "Вертикаль" является устройство цифровой регистрации данных, предназначенное для декодирояашш и архивации телеметрической информация. Из функций, выполняешь зтии устройством, определено его деление на блоки. Ог.исан принцип действия кьвдого блока и их взаимодействие.

Рассмотрен принцип действия устройства "Координата", предназначенного для приема и определения значений Фаз радионавигационного сигнала, а также описано устройство сбрасывания нетеоэондл из герметизированного салона евнолпта-нетеолабора-тории. Опксани устройства пронизленного изготовления, входящие в состав комплекса "Вертикаль". '

Предложен вариант размещения комплекса "Вертикаль" на

«

борту саыолета-иетеолпборатории ИЛ-18 ДЦ и описано его функционирование. .

В четвертой главе описывается формат телеметрической информации. поступнвоей с комплекса "Вертикаль" и храчядийся на техническом носителе, Рассмотрен* методика предварительной обработки полученной телеметрической информации, способы получения конкретных.значений метеорологических величин из зарегистрированных цифровых массивов.

Описями средстве измерения и методике Калибровки метео-зоидов. прпводирвиеся в отделе метрология НПО "Тайфун"• Несла-

-

дования показали, что нестабильность всех Факторов, воздействующих на измерительный комплекс и метеозонд, приведенных к температуре, составляет не более 0.0194°С.

Пвиведены результаты экспериментальных исследований метрологических характеристик комплекса "Вертикаль" по 10-и иете-озондам. Максимальные погрешности измерений составляпт:

- температуры - 0. А сС:

- влажности - 3 1 относительной влажности:

- давления - 3.5 ибо.

При этом рекомендациям В1Ю комплекс "Вертикаль" соответствует по измерению температуры и влажности воздуха. Высокая погрешность пси измерении атмосферного давления объясняется отсутствие!! необходимого датчика давления.

Экспериментальные 'исследования погрешности измерения зональной и меридиональной состпаляших скорости ветра проводились разработчиками комплекса "Координата" и по их опенкам она не превосходит 2 м/с.

Получены временные профили температуры и влажности воздуха на высотной метеорологической мачте в г. Обнинске на высоте 310 и. над уровнен земли. Было показано хорошее согласование показаний мачты и данных, полученных с метеозонда.

Проведенные натурные испытания комплекса "Вертикаль" на борту самолетов-метеолабпраторий ИЛ-18Д "Циклоп" и АН-26 позволили сделать следупаие выводи:

максимальное удаление при котором прокраиаетгя регистре;-, и я информации комплексом на рабочей высоте составляет но минее 160 км., что превосходит реальное расстоянии на которое улетает самолет-ыетеолоборатория за шальное время снимания мет.тэонда;

- произведен сброс полностью оснявенна г> иотсо^оила с

- 1т-

поел еду щи ц крученной над гзтой точко.1. Поело папериюиия работы иетеозонда проводились зондировка атнос^.рры бортовыми средствам! самолета-метеолаборатории. Было показано хорошее согласование профилей метеорологических величин, полученные комплексом "Вертикаль" и спмолетом-метеолпборэториеЛ;

произведены сбросы II полностью оатценних иетоозс идо в с высоты 6000 ц. Саиолет двигался по пряной от точки сброса на постоянной высоте. Из II сброюешшч метеозондои полностью не сработал I и в одном зондировании получен высокий процент потерн информации. Полученные профили температуры и влажности достаточно хорошо описивапт возможное реальное вертикальное распределение метеорологических величии и согласуется с профилями. полученными на ближайших станциях аэрологического зондирования. Значения у земли, полученные по данный метеозондоп, соответствуют приземный измерениям. Высоты прохождения облачности метеозондаки соответствует визуальным наблюденияи с боо-та самолета-иетеолаборатории.

П заключении приводятся основные результаты разработки комплекса "Вертикаль", которые сводятся к следующему:

1. Разработана функциональная схеиа комплекса "Вертикаль". Комплекс состоит из приемной части и иетеозонда. Метеозонд, снижаясь на парапете. осуществляет измерение температуры, влажности, давления, скорости и направления ветра .ю траектории своего снижения и передает информации по радиоканалу на приемную аппаратуру, где она декодируется и архивируется на техническом носителе.

2. Информационный сигналом в телеметрической системе комплекса является частота измерительного генератора. В частото-задаюцей £1С- цепи этого генератора последовательно коммутируются первичные преобразователи и эталонный резистор. В начале

- н-

¡.;.лДОГо цикла опроса генерируется пусковая комбинация из импульса II следующей за ним паузы определенных длительностей. Мьншг/ляция поднесущей частоты информационным сигналом образует дополнительный частотный канал связи. Сигнал фазовой радионавигационной системы "Оиега". принимаемый специальный радиоприемником и используемый для определения изменения местоположения метеозонда, ретранслируется без преобразований. Для передачи но радиоканалу используется частотная модуляция.

3. На основании возможного вертикального распределения метеорологических величин определены временные параметры телеизмерительной системы комплекса "Вертикаль", обеспечивающие погрешности измерений не выше предельно допустимых, рекомендованных синоптической и аэрологической комиссий ВМО. А именно: скорость снижения метеозонда на уровна иорл - 6 м/с.; длительность цикла измерения четырех параметров - 3 е.; максимальная и минимальная 'частоты измерительного генератора соит-вотственно 5,3 КГц и 500 Гц.

1\. Определены допустимые постоянные времени первичных преобразователей при которых погрешность измерения метеороло-гачьских величин Не превысит предельных значений: для терыис-тора* 0,357? е.: для барокорооки - 5,2 е.; для гигристора -»;:-п-.л;енне не более 6,1 1 за 0,6 с.

5. Разработана адекватная математическая у.одель измерительного генератора метоозонда с комплексны;.! сопротивлением ро-исторэ вреиязадающей ГС-цепи. Модель позволила оптимизировать параметры измерительного генераторе и определить влияние ^разигчшх составляющих комплексного сопротивления первичного преобразователя на генерируемую частоту.

6. Разработай измерительный генератор метеозонда с ноги-и'виасй стабильность!) преобразования электрического сопротивло-

ния первичных преобразователей в частоту импульсов. Па измерительной генератор получено авторское свидетельства.

7. Разработан блок предотвращения ошибок в принятой информации, повышавший помехозаиииенность систем!! телеметрии коиплекса. Функциональная схема этого устройства зашшена авторским свидетельством.

3. Разработан алгоритм определения помехозащищенности телеметрической системы, исполььуюиий блок предотвращения ошибок. Показано, что для телеметрической системы комплекса "Вертикаль" необходим блок порядок которого должен быть не ниже н.

9. Разработаны принципиальные схемы метеоэонда и устройства цифровой регистрации данных, предназначенного для декодирования и архивации телеметрической информации. Изготовлен опытный образен комплекса "Вертикаль".

10. Проведены экспериментальные исследования метрологических характеристик комплекса "Вертикаль" по 10-и метеозон дам. Максимальные погреиностн измерений составляют: для -iemie-" ратуры - 0.4 °С. для влажности - 3 X. для дав'лешгя - 3.5 мбр. При этом рекомендациям ВМО комплекс "Вертикаль" соответствует .по измерению температуры и влажности воздуха. Высокая погреи-ность при измерении атмосферного давления объясняется отсутствием необходимого датчика давления. По опенкам разработчиков комплекса "Координата" погреикость измерения иетеозондом сос-тавлягаих скорости ветра не ппевосход:1т 2 м/с.

П. Произведены натурные испытания коиплекса "Вертикаль". Осуществлены сбросы IJ полностью оснаиенннх метеозондов с ви-. оты 6000 м. но ссйботйли 2. Самолет лвигрлся по прямой от точки сброса на постоянной высоте. Полученные профили темпера-гуры ц влажности достаточно хоропо описывают яозможноо рчъдь-i'oo вертикальное распределение метеорологических величин ::

— го—

согласуется с профилями стандартного аэрологического зондирования. Значения у земли, полученчыа по данный метеозондов. со-oTBeiCToyoT прмземт« измерениям. Высоты прохождения облачности метеозондами соответствует визуальным наблюдения« с борта "саьолета-метеолабоазгоЕад.

Проведенные натурные испытания комплекса "Веотикагь" показали ого рйбсгосиосоСнйсть и достоверность передаваемой информации. Недостатки комплекса носят технологически?.. о не принципиальный характер, которые могут бит:! устранены в процессе дальнейпей модернизации могеозонда и всего комплекса ь целой.

О s ном" dp:* у л i.rii ti i . изложенные в диссертаций, опубликованы а следующих роботах: I. Ипзтов В.В.. Силантьев .К. Л. Измерение вертикал;,гик профилей метиозлеиентов с помоаыо сбрасываемого ..полетного метеозонда // Всесоюзная конференция по авиационной метеорологии: - Тез. докл. - И.: ВДНХ СССР, I9B6. - С. ТОО ?.. 'Мультивибратор: Л. с. 1465936 СССР, МНИ4 II 03 К 3/28

/ К.Л.Силантьев (СССР). - Sc.: ил. 3. Подэрога D.H., Силантьев К.А. Сбрасываемый самолетный ms-тео.ювд //Труды ин-та /• И-нт экспериментальной метеорологии. - 1985. -Вмс. ß (IIV). - С. 40 -'». Силантьев К.Л., Ипатов B.D. , Метлой A.A. Комплекс аппаратуры для измерения вертикальных профилей мотооэл».ментог. с iioMouibD сбрасываемого самолетного метеозонда // Труды ин-та / И-нт экспериментальной метеорологии. - IS35. -Вып. ? <124). - С. 26 - 36. Ь. Силантьев К.А. Устройство индикации массива десятичных длк контроля информации сбрасываемого самолетного иетеозоада // Труды ин-та / И-нт экспериментальной ие-

1еорологии. - 1985. - Bull, 9 (I2't). - С. IAO ■ I'i5. ь. Силантьев К.Л. Интерфейсный блок К11НЛ "Искра 005-36-01" для регистрации данных сбрасываемого самолетного иетео-зонда // Труды ин-та / И-нт эксперииеитадьной ивтчоро-логии. - 1990. - Сын. II (132). - С. 122 - 125. ?. Силантьев К.А.. Еекш А.Г. Автоматический калиоратор измерительных генераторов сбрасываемого самолетного метеозонда //Труды ьн-та / 11-нт экспериментальной метеорологии. - 1990. - Вып. II (132). - С. 126 - 128. 8. Устройство для предотвращения ошибок в принятой информации: А с. 1385296 СССР. ЫКИ4 II 04 В i/IO, Н 01 L 1/24 / К.А.Силантьев, В.В.Инатов, И.В.Некрасов (СССР). - 4с.: ил.