К выбору режима фоторегистрации метеорных радиоэхо Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕ11Л ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М КИРОВА

';ом По 19(>2

К ВЫБОРУ РЕЖИМА ФОТОРЕГИСТРАЦИИ МЕТЕОРНЫХ РАДИОЭХО

Е. И. ФИАЛКО

(Представлено научным семинаром радиотехнического факультет«))

Введение

При проектировании радиолокатора, предназначенного дли метеорных наблюдений, основное внимание обычно уделяется решению радиотехнических задач; вопросы же фоторегистрации метеорных радиоэхо не подвергаются тщательному анализу.

Это может привести к значительному понижению точности измерения некоторых параметров метеора и атмосферы.

Одной из существенных характеристик фоторегистрирующей установки является скорость протягивания фотопленки -уПА.

От -уПл зависит точность измерений, величина порогового сигнала т. е. чувствительность аппаратуры), расход пленки, оперативность обработки и т. п.

Выбор оптимальной скорости протягивания пленки, обеспечивающей заданную точность измерений, с учетом экономических факторов, может оказаться сложной задачей.

В настоящей работе рассматривается частный случай выбор при изучении распределения метеорных тел по массам.

Как известно, один из весьма эффективных способов исследования распределения метеорных тел по массам основан на построении распределения длительностей радиоэхо.

Если представить дифференциальное распределение метеорных масс т в виде (где 5 -константа) [11, то интегральное

распределение устойчивых радиоэхо будет иметь вид

л^-т-» , П)

где N—число отражений с длительностью^ т [2).

Таким образом, коэффициент я оказывается равным |2|

1Р---------

5 .....—■ - > ^

3 ы:

где Л', (и /V-,) количество отражений с длительностями ;>•:, (и ' зафиксированное за время наблюдения.

I очность измерения s, в частности , зависит от погрешности, до пускаемой при отсчете зависящей от vIL,.

ность

Погрешность измерения показателя м О riOf будет равна

Как нетрудно показать, исходя из (1), относительная ногреш As

As

s

1 —

A/V,

N; '

AAj

A-

AT,

Ig

Лг,

(з;

где A/V, и A/V, погрешности, с которыми отсчитываются и /V,, a At, и Ат, погрешности, с которыми отсчитываются длительности

т< И т..

С учетом (1) формула (3) может быть представлена в виде

As s

1 -

A/V,

/V,

АЛ/,

+

Ат,

т.,

Ат,

(S-l) ]д

l£2T

i4:

Не проводя подробного анализа (4), ограничимся рассмотрением, частного случая, когда относительная погрешность измерения длительности гораздо больше относительной погрешности отсчета числен ногти.

Учитывая также, что при Ат,^.Ат, и т, > т,, можно полагать

____| ^

I т, т, ¡~ т,

получим (опуская индексы при -)

Ах Л 1 \ 1 1АТ1

1

S \ о

(5)

Как следует из (5), для уменьшении погрешности измерении х следует повышать точность измерения длительности эхо-сигнала и увеличивать интервал : в пределах которого производится аппроксимация зависимости Однако нижний предел -лшн ограничен областью устойчивых эхо; верхний предел т также лимитирован, так-как особенности длительных отражений не учитываются зависимостью (1).

Распределение Л'(-г) часто имеет излом в области сек (при

длине волны л 10 м) [3|.

о ~макс „

Вследствие этого отношение---ограничено и имеет поря-

"ж ин

ДОК К).

Примечание. Здесь не рассматриваются вопросы точности измерения л\ связанные с флюктуирующим характером длительных эхо.

Как следует из (5). точность определения 5 (при прочих одинаковых условиях) повышается с увеличением Полагая 5^2 |3|

и . ^ Ю1 найдем приближенно

(6)

Таким образом, точность определения показателя 5 зависит в основном от погрешности измерения длительности радиоэхо т.

Погрешность измерения длительности эхо-сигнала

Существует несколько способов регистрации эхо-сигналов и, соответственно, несколько способов измерения их длительности.

При амплитудной отметке обычно измеряют длительность отражения на определенном уровне от наибольшего значения амплитуды эхо-сигнала [4 и др.]. При яркостной индикации и амплитудном ограничении сигнала, регистрируемого на непрерывно (медленно) протягиваемую пленку, длительность т измеряется фотометрическим методом |г> И др.|.

В случае же яркостной отметки и достаточной скорости протягивания пленки длительность эхо-сигнала может быть измерена по длине „черточки" 7 и др.].

Полученные выше формулы для оценки погрешности ----спра-

Л'

ведливы для любого из этих методов.

Здесь мы остановимся на выборе скорости пленки лишь для третьего способа фоторегистрацни.

Если длина риски, соответствующей эхо-сигналу, равна / (рис. 1 и 2), а диаметр пятна на пленке равен то длительность эхо-сигнала г будет равна

/—о

^ ----------- - (7)

Однако совершенно очевидно, что в реальных условиях диаметр пятна не может быть точно измерен, и поэтому погрешность в измерении т будет составлять

* 1 . (8)

П Ъпл

где //.—коэффициент порядка нескольких единиц.

Если диаметр экрана О проектируется на пленку шириной Л, то при световом пятне (на экране) с диаметром получим

О ч/. ^ . (9)

Подставляя (9) в (8), получим

Относительная погрешность измерения длительности будет равна

|Ат| _ а

' гопл

(11

а ---

где

пОъ

(12)

Таким образом, для повышения точности измерения (в данном диапазоне т) следует увеличивать скорость пленки, улучшать фоку-

сировку луча на экране индикатора [ что уменьшает

£

*л

О I

, возможно

<р

г

Рис. 1. Схематическое изображение фоторегистрации метеорного радиоэхо. Ф—фотопленка; ось наклонной дальности; Л—ось времени; М—регистрация эхо-сигнала (протяженностью I мм).

тщательнее измерять размер пятна (что увеличивает /г), а также использовать узкую пленку.

Чрезмерное повышение *опл приводит к повышенному ее расходу и затрудняет обработку кадров. В связи с этим целесообразно выбрать минимальную скорость протягивания пленки, при которой достигается необходимая точность измерения 5.

Выбор vnл

Как следует из (6) и (11), для измерения показателя 5 с заданной точностью, необходимо протягивать пленку со скоростью

0,5 • а • х мм

п. г

При

й

О

200

|Д$! сек , Ь =- 25 мм, и - :

следует из (12), будет равен а ^0,06.

мм

сек

(13)

1 сек коэффициент а. как и условие (13) примет вил

г. • Р.0:5 * "" 1 ,Ь * . (14)

¡Л5'| сек мин

Для обеспечения точности измерения —---.5 : 10 иеобходи-мо иметь 'с';;.;, как это следует из (14),

■'От ~18 : 36 мм мин.

Рис. 2. К* определению погрешности измерения длительности метеорного радиоэхо. / -длина .черточки"—регистрации метеорного радиоэхо; о—размер (диаметр) изображения пятна на пленке; V -размер, соответствующий истинной длительности отражения.

При этом длительности отражений т будут измеряться, как видно из 0 :1 и (12), с погрешностью

-М ^ 0,06 • 60 ми/мин _ 1() . 20 0. т 18-:-36 мм/мин

«но находится в соответствии с соотношением (6).

Выводы

1. Точность измерения коэффициента 5 (характеризующего распределение метеорных тел по массам) и точность измерения длительностей метеорных радиоэхо т существенно зависят от скорости протягивания фотопленки

2. При юпл ~ 18 * 36 мм/мин погрешность измерения длительностей эхо составляете 10 : 20 °о, и показатель 5 может измеряться

Л5 ^ , .

с точностью----------ео : 10 %.

5

ЛИТЕРАТУРА

Т. R. Kaiser. „Theory of the meteor heigh) distribution obtained from radio observations", M. N. R. A. S., 1954, v. 114, No. 1, pp. 39 62.

2. E. И. Ф и а л к о. „Распределение устойчивых метеорных радиоэхо по длительности". Известия ТПИ, 1960, т. 105, стр/14.

3. Е. И. Фиал ко. „Некоторые результаты исследования распределения метеор-гел по массам", Астр, цирк., 1958, jsfe 195, стр. 22.

4. J. S. Green how, Е. L. Neuicld. „The diffusion of ionized meteor trails i-rt ihe upper atmosphere", Journ. Atm. Terr. Phys., 1955, v. 6, No. 2 -3, p. 133.

7S

5. К. В. К о с т ы л е в. Аппаратура астрономической обсерватории им. Энгелыард-та для радиолокационных наблюдений метеоров с автоматической регистрацией. Астр, журнал, 1958, 35, вып. 4, стр. 643,

6. К. R. В о w d е n, J. G. D а V i е s. «The time distribution of meteors", J. A tin. Terr. Phys., 1957, v. U, No. 1, pp. 62—66.

7. E. И. Ф и а л к о, Ф. И. Перегудов, Э. К. Не ми ров а. Предварительные результаты радиолокационных наблюдений метеоров на >. 10 метров, Бюллетень Комиссии по кометам и метеорам астрономического совета АН СССР, № 2, стр. 39 43, 1958.