Экспериментальное исследование влияния искусственного дождя на характеристики отраженного акустического сигнала

В работе рассматривается задача о влиянии дождя на характеристики отраженных водной поверхностью акустических и электромагнитных волн миллиметрового диапазона. В исследовании в качестве информативных параметров выбраны сечение обратного рассеяния и ширина допплеровского спектра отраженного сигнала.
Влияние дождя на процесс обратного рассеяния электромагнитных волн исследовалось в лабораторных и натурных условиях, например [1-3]. Надо отметить, что капли дождя оказывают значительное влияние на рассеяние электромагнитных волн миллиметрового диапазона и влияют на точность измерений спектра струнным волнографом.
Для повышения точности измерений параметров поверхностного волнения предлагается использовать подводный доплеровский акустический волнограф оригинальной конструкции, который позволяет измерять именно те характеристики волнения, которые влияют на отражение электромагнитных волн [4]. Акустический волнограф представляет собой допплеровский ультразвуковой гидролокатор закрепленный на плавучем диске который с помощью якоря удерживается вблизи дна. Измерения проводятся при ориентации антенны гидролокатора вертикально вверх. Такая схема измерений позволяет акустическому волнографу впервые измерять параметры морской поверхности во время осадков.
В проведенных экспериментах использовался акустический волнограф, изготовленный в 2011 году. Акустический волнограф (длина волны 8 мм) оснащен одной приемо-передающей антенной с широкой симметричной диаграммой направленности антенны. Волнограф измеряет допплеровский спектр и сечение обратного рассеяния отраженного сигнала. По доплеровскому спектру можно с высокой точностью восстанавливать дисперсию вертикальной составляющей орбитальной скорости.
В работе приведены результаты лабораторного и натурного эксперимента в условиях искусственного дождя и получена оценка изменчивости параметров волнения в этих условиях. Выполнено исследование влияния дождя на сечении обратного рассеяния и доплеровский спектр отраженного акустического сигнала. Полученные результаты сравниваются с расчетами по теоретической модели.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 13-05-00852-а).
Настоящая работа выполнена при поддержке гранта Правительства Российской Федерации (договор № 11.G34.31.0048).

Список литературы:
1. Bliven Larry, Branger Hubert, Sobieski Piotr, Giovanangeli Jean-Paul, An analysis of scatterometer returns from a water surface agitated by artificial rain : evidence that ring-waves are the mean feature, Intl Jl of Remote Sensing, Vol. 14, n 12, 1993, pp. 2315-2329, 1993
2. Sobieski Piotr, Craeye Christophe, Bliven Larry, A Relationship Between Rain Radar Reflectivity and Height Elevation Variance of Ringwaves due to the Impact of Rain on the Sea Surface, Radio Science, AGU, 44, RS3005, 1-20, 2009
3. Weissman, D. E., and M. A. Bourassa, Measurements of the Effect of Rain-induced Sea Surface Roughness on the Satellite Scatterometer Radar Cross Section, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 46, 2882-2894, 2008
4. Караев В.Ю., Каневский М.Б., Мешков Е.М., Измерение параметров поверхностного волнения подводными акустическими системами: обсуждение концепции прибора, Известия высших учебных заведений. Радиофизика, Т. 53, № 9-10. С. 634, 2010