Зависимость среднего часового числа обнаруженных метеоров от частоты посылок импульсов радиолокатора Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 100 1962

ЗАВИСИМОСТЬ СРЕДНЕГО ЧАСОВОГО ЧИСЛА

ОБНАРУЖЕННЫХ МЕТЕОРОВ ОТ ЧАСТОТЫ ПОСЫЛОК ИМПУЛЬСОВ РАДИОЛОКАТОРА

Е. И. ФИАЛКО

(Представлено научным семинаром радиотехнического факультета)

Введение

Знание зависимости часового числа обнаруженных метеоров от частоты повторения импульсов необходимо при интерпретации результатов радионаблюдении метеоров, при сравнении количества регистрации на разных радиолокаторах, а также при проектировании радиолокационных станций, предназначенных для метеорных наблюдений.

В настоящей работе экспериментальные данные сравниваются с упрощенными теоретическими зависимостями, полученными для приема отражений, поступающих из элемента плоскости эхо, лежащего в области характеристической высоты; предполагается, что аппаратура обладает высокой чувствительностью и способна обнаруживать неустойчивые ионизированные следы, т. е. следы с линейной плотностью электронов 1Ö12 электронов см [1].

Основные результаты анализа и эксперимента

Количество зафиксированных метеоров существенно зависит от оперативности радиолокатора, оцениваемой минимальным временем 7^mjn, в течение которого отражение должно превышать пороговый уровень, соответствующий беспропускному (уверенному,) обнаружению метеоров.

Как было показано ранее, количество уверенно обнаруживаемых метеоров равно [2, З]1):

1№DT . (s—1)

v , -......- -............ 0)

Nye -- Аг • е

где D коэффициент диффузии; s показатель, характеризующий распределение метеорных тел по массам |1]; X-длина волны; Ах — коэффициент, не зависящий от Тт[П.

3) В формуле (1) не учтено влияние начального радиуса ионизированного следа на количество обнаруживаемых метеоров.

Естественно предположить, что Тт-Ш где /у -частота п0~

Л-

сылки импульсов, а п—постоянное число, зависящее от условий индикации и т. п.

тл 1 ЛГуЛК)

па рис. 1 построена зависимость--- для /г=1 и п

^(^=300)

Гам же изображена кривая, соответствующая часовому числу, с учетом не только уверенно, но и случайно обнаруженных метеоров, Д?е(/7/) ¡2,31 (также отнесенному к часовому числу при /у 300 имп'сек

N*(Ft) \

N*(Fi=300) / Суммарная численность ЛЛ. находится из [2,31

■Я(ГГ300)

0.5

50 Ю0

200

300 р

»' имп

сек

Рис. 1. Зависимость среднего часового числа обнаруженных метеоров N от частоты повторения импульсов Ft (длина волны л=10 м). Nye—количество уверенно обнаруживае-_ п

мых метеоров при /min—— ; сплошная кривая соответст-

Fi

вует значению п—1, пунктирная—п—2. TVs — общее количество метеоров, обнаруженных не только уверенно, но и случайно. Nuhtti—количество зарегистрированных метеоров в режиме интегрирования. Экспериментальные данные отмечены точками (скорость движения фотопленки Упл= 125 см!мин).

де

Ф= 1 +

Ari = Кя • ф

(l-5)Zkn

1 \-е Г

7mm ( 1}

7\.=

л2

(2)

(3)

16т1Ю

1 Т min

длительность отражения, отсчитываемая на уровне

U

то .

; U 0—наибольшая (начальная) амплитуда метеорного радиоэхо

Кривые на рис. 1 построены для X = 10 м, D — 8 лс2/сек и 5—2.

Экспериментальные данные отмечены точками (на F~300 и Ft = = 75 имп/сек).

Эксперимент был проведен 1 марта 1959 г. на станции ТПИ-2 (Х = Ю^)[4] при использовании фотопленки, протягивавшейся со скоростью vnyl=\,25 м/мин.

На рис. 1 нанесена также приближенная зависимость среднего часового числа от частоты повторения в случае наличия эффектов усреднения [5]

W/)

/ Fi

300

(4)

N{Ft = 300) У

построенная для s 2.

Как видно из рис. 1, при большой скорости протягивания пленки эффекты накопления практически отсутствуют, и среднее часовое число обнаруженных метеоров определяется оперативностью локато-

т 1 2

Ра 1 min 77 • ,/ -

i 1 i

Однако фоторегистрация метеорных радиоэхо ведется большей частью с помощью медленно протягиваемой пленки (со скоростью порядка нескольких см!мин).

В таком режиме регистрации нельзя пренебрегать эффектами накопления сигнала.

На рис. 2 представлены зависимость (4), соответствующая ре-

жиму интегрирования (сплошная кривая), и отношение-у-—1-,

300)

построенное по формуле (1) для '^Ам, D 8 м2/'сек, s == 2 и п 2 (пунктирная кривая).

f/(Ft) Щ-300)

as аб ом 0,2

'0

wo

200

300

F -

' , с

мп 9К

Рис. 2. Зависимость Щ Рь ) при Х=4 м. Пунктирная кривая соответствует числу уверенно обнаруживаемых метеоров

2

при Тт\п=-— , сплошная—числу регистраций в режиме

Г1

интегрирования. Экспериментальные данные отмечены точками (скорость движения фотопленки иПл=2 см'мик).

На рис. 2 отмечены также результаты эксперимента, проведен-лого с 26 I по 2/11-1959 г. на радиолокаторе М-3 (л 4 м) [6].

Как видно из рис. 2, в области частот повторения FL = 100-ь-н-300 имп/сек экспериментальные данные хорошо согласуются с аналитической зависимостью Л/^/7,.), соответствующей наличию интегрирования. При малых частотах повторения (/^=50 имп/сек) период повторения Т; и длительносгь отражения Тсл оказываются приблизительно одинаковыми, и интегрирование практически отсутствует; данные эксперимента соответствуют зависимости характерной для случая отсутствия эффектов накопления.

Выводы

Из рассмотрения зависимостей Л/^/7,) и результатов экспериментов, приведенных на рис. 1 и 2, можно сделать ряд выводов.

1. При отсутствии эффектов накопления изменение частоты повторения в области > 100 имп/сек вызывает незначительное увеличение часового числа обнаруженных метеоров N на сравнительно длинных волнах (X около 10 м); с укорочением длины волны изменение N при вариации Fi делается более резким.

В области же Fi < 100 имп/сек уменьшение частоты повторения приводит к резкому уменьшению часового числа; уменьшение N тем значительнее, чем короче рабочая волна.

2. В случае наличия эффектов накопления сигнала зависимость N(Ft) является (приближенно) параболой и при s—2 N ~ j/ Ft

3. При фоторегистрации с использованием медленно протягиваемой пленки но мере уменьшения частоты повторения эффекты интегрирования ослабляются, и зависимость N(Fi)/N(Fi=300) все более приближается к кривой N(Fi), характерной для случая отсутствия интегрирования.

4. При уменьшении частоты повторения часовое число обнаруженных метеоров падает; при больших длинах волн (около л 10 м) интегрирование делает это падение более резким, а при малых—замедляет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Т. R.Kaiser. Radio-echo studies of meteor ionization, J. Adv. Phys., 2, I\[ 8 495,1953.

2. E. И. Фи ал ко, О влиянии длины волны на эффективность радиолокационного метода исследования метеоров. Известия Сибирского физико-технического института, вып. 37, стр. 229, 1959.

3. Е. И. Ф и а л к о, Уверенное и случайное обнаружение неустойчивых метеорных следов, Радиотехника, 16, №6, стр. 24, 1961.

4. Е. И. Фиал ко. Радиолокационные наблюдения метеоров на волне Х = 10ж Астр, .циркуляр, № 175, стр. 21, 1956.

5. Е. И. Ф и а л к о. Радиообнаружение неустойчивых метеорных следов в режиме фоторегистрации, Известия ТПИ, т. 100, стр. 100, 1962.

6. Ф. И. Перегудов. Некоторые вопросы радиолокации метеоров, Кандидат-

ская диссертация, Томский политехнический институт, 1959.