Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XIX.C.129
Разработка СВЧ-радиометрической системы на основе модификации нулевого метода измерений с повышенными метрологическими характеристиками для исследований температурно-влажностных профилей атмосферы
Алексеев А. Е. В. (1), Убайчин У.А.В. (1), Жук Ж. Г. Г. (1), Щегляков Щ. А. В. (1), Абдирасул уулу А. Т. (1), Кречетов К. Д. С. (1)
(1) Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Российская Федерация
Методы дистанционного исследования природных сред интенсивно развивались в последние десятилетия. Необходимость развития этих исследований обусловлена широким кругом прикладных задач климатологии, экологического мониторинга, определения пожароопасных участков лесных массивов и т.д. [1] Решение данных задач позволяет прогнозировать скорость изменения климата, загрязнение окружающей среды, подъем уровня мирового океана и т.д. [2] Среди подобных задач особое место занимают проблемы взаимодействия Мирового океана и атмосферы. [3] Совокупность меняющихся факторов взаимодействия потоков тепла и испаренной влаги над Мировым океаном во многом определяют климатообразующие факторы. [4]
Особое место в исследованиях температурно-влажностных профилей атмосферы занимают методы пассивной радиолокации, а именно методы микроволновой радиометрии: СВЧ-радиометрический метод является одним из немногих методов получения информации о характеристиках влагосодержания облачной атмосферы, основным достоинством которого по сравнению с контактными методами является возможность получения непрерывной во времени оперативной информации, практически при любых метеоусловиях. [5, 6]
Учитывая особенность применения микроволновых радиометров для решения обратных задач восстановления температурно-влажностных профилей, главным критерием оценки работы системы является более достоверная информативность исследований, которая подразумевает увеличение разрешающей способности микроволновых радиометров, что необходимо для более детального исследования химического состава атмосферы, а именно содержания водорода в облачных образованиях.
Увеличение разрешающей способности по частоте предполагает предельное уменьшение полосы принимаемых сигналов для увеличения числа спектральных каналов, что в свою очередь снижает флуктуационную чувствительность и увеличивает длительность одного измерения. Также, к снижению флуктуационной чувствительности приводит предельное уменьшение времени накопления принимаемых сигналов для увеличения числа результатов измерений.
В настоящее время, тенденция развития науки и техники позволяет реализовать СВЧ-радиометры с достаточным быстродействием, не ухудшая при этом флуктуационную чувствительность даже на простых схемотехнических решениях, например в модуляционной схеме, однако это чревато повышенными финансовыми затратами на элементную базу и невозможностью, в ряде случаев, приобрести различные комплектующие в некоторых странах.
Предложен способ применения принципа многоприемниковости в совокупности с модификацией нулевого метода измерений с комбинированной импульсной модуляцией для решения задачи повышения разрешающей способности радиометров СВЧ-диапазона при заданных параметрах флуктуационной чувствительности, длительности одного измерения и уровне собственных шумов
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-79-00168, https://rscf.ru/project/21-79-00168/
Ключевые слова: атмосфера, температурно-влажностный профиль, нулевой метод измерения, микроволновая радиометрия, многоприемниковость.
Литература:
- Многоприемниковые микроволновые радиометрические системы на основе модифицированного метода нулевых измерений: моногор. / А.В. Убайчин, А.В. Филатов. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. И радиоэлектроники. – 2014. – 154 с.
- Филатов А.В. Радиометрические системы нулевого метода измерений: монография / А.В. Филатов. – Томск: Томск.гос. ун–т систем упр. и радиоэлектроники. – 2007. – 276 с.
- Основы микроволновой радиометрии. Учебное пособие / А.В. Убайчин, А.В. Филатов, П.Е. Орлов // Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники.– 2014.– 85 с.
- Динамические свойства систем радиотеплолокации// Убайчин А.В., Жук Г.Г., Миненко Д.Е., Абдирасул Т., Алексеев Е.В.//Радиолокационные системы специального и гражданского назначения: ХХIII научно-техническая конференция, г. Жуковский 27-28 марта 2018 г.
- Ubaichin A.V., Zhuk G.G., Alexeev E.V., Abdirasul uulu A., Minenko D.E. Methods and equipment for measuring the internal temperature of dielectric materials. // ACTUAL PROBLEMS OF RADIOPHYSICS Proceedings of the VII International Conference. 2018. - Издательство: Red Square Scientific, Ltd. (Лондон). – 2018 г. – с. 63-66.
- Радиометрический приемник пассивной системы радиовидения. / Е.В. Алексеев, А. В. Убайчин, А. В. Филатов, Г.Г. Жук,М. Н. Анишин, С. Р. Газитов, С. Е. Тарасов, Б. В. Уткин // Информационно-измерительная техника и технологии: материалы VII научно-практической конференции (25–28 мая 2016 г.) / под ред. А.В. Юрченко; Томский государственный университет – Томск: Изд-во Томского государственного университета, 2016.–374-378 с.
Видео доклада
Вопросы создания и использования приборов и систем для спутникового мониторинга состояния окружающей среды
125