Оптико-электронный двухканальный измеритель атмосферных осадков

• Автор: Кобзев, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Методы и приборы для измерения параметров атмосферных осадков

1.1 Развитие методов измерения осадков

1.2 Современное состояние приборного обеспечения задачи измерения осадков

1.3 Оптические методы и приборы для измерения параметров осадков

1.4 Выводы

2 Разработка макета оптико-электронного измерителя осадков

2.1 Обоснование выбора метода измерений

2.2 Основные принципы работы прибора

2.3 Измерительная площадка

2.4 Разработка конструкции прибора
2.5 Расчет оптических компонентов прибора
2.6 Выводы
3 Алгоритмы обработки измерений и программное обеспечение
3.1 Формирование измерительной информации
3.2 Алгоритм вычисления параметров частиц
3.3 Оценка интегральных характеристик осадков
3.4 Программа обработки измерительных данных
3.5 Адаптивная измерительная площадка
3.6 Выводы
4 Основные результаты работы
4.1 Предварительная оценка технических характеристик
4.2 Результаты проведения лабораторных испытаний
4.3 Результаты проведения натурных испытаний
4.4 Интегрирование измерителя осадков в состав автоматизированного метеорологического комплекса

4.5 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение
Актуальность тематики.
Атмосферные осадки являются одним из важнейших климатообразугощих факторов, поэтому трудно переоценить важность получения информации об их количестве, продолжительности и интенсивности, а также о средних количествах (суммах) осадков.
Знания о количестве осадков и их распределении по территориям являются важным элементом при изучении энергетического баланса, при прогнозировании возможности возникновения опасных метеорологических явлений, таких как наводнения, сели, лавины, оползни. Территориальное распределение количества осадков определяет также условия изменения уровня рек, озер и водохранилищ, режимы их замерзания и вскрытия.
Информация о микроструктуре осадков (распределении частиц осадков но размерам и скоростям) необходима для решения многих научных задач. Данная информация является актуальной для различных исследований в области физики атмосферы, атмосферной оптики, при изучении распространения радиоволн в атмосфере (особенно, миллиметровых волн в приземных линиях связи), и др.
Параметры микроструктуры осадков применяются также для моделирования процессов эрозии почвы в агрометеорологии. Контроль микроструктуры осадков служит важной составляющей успешного решения некоторых прикладных задач. Например, организации стабильной наземной и спутниковой радиосвязи. Возможность получения сведений о текущем изменении параметров осадков важна для обеспечения безопасности движения воздушных и наземных транспортных средств. Таким образом, с развитием технологий и новых научных направлений растет число задач, для решения которых необходима информация о параметрах час тиц осадков (под частицами осадков в данной работе подразумеваются жидкие осадки, выпадающие в виде капель дождя в диапазоне размеров частиц от 0,5 мм и более).

Несмотря на применение новых материалов и дополнительных приспособлений, традиционные осадкомсры продолжают сохранять свои основные недостатки.
Традиционно применяемые осадкомеры являются достаточно надежными, доступными и простыми в эксплуатации приборами, тем не менее, они не удовлетворяют современным требованиям по чувствительности и точности измерений, возможностям автоматизации и автономности работы. Кроме г ого, традиционные осадкомсры не способны проводить измерения микроструктуры осадков.
2. Погрешности, связанные с ветровым недоучетом и разбрызгиванием капель о края корпуса прибора критически влияют на точность измерения интегральных характеристик осадков, применение ветровой защиты не решает данной проблемы полностью.
3. Перспективным направлением дальнейшего развития приборов для измерения параметров осадков (в том числе микроструктурных) являются ОЭП. позволяющие измерять размеры, скорость падения и количество частиц осадков (капель дождя, града, снежинок). Основными недостатками существующих оптико-электронных осадкомеров являются: ограничение точности измерений вследствие применения различных модельных приближений в оценке форм и размеров частиц, возникновение ошибок ветрового недоучета и др. Основной проблемой для этих приборов является их низкая коммерческая доступность.
4. Измерительная площадь оптико-электронных осадкомеров может быть существенно меньше площади входного сечения традиционных осадкомеров. При этом оптические приборы обеспечивают более точные измерения и более высокие показатели но чувствительности и автономности проведения измерений.