Особенности электрических характеристик тропосферы полярных широт

• Автор: Ахметов, Олег Иршатович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание '

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

Раздел 1.1. Обзор используемых измерительных систем

Измерение плотности атмосферного тока

Измерение микропульсаций атмосферного давления

Измерение напрязюенности электрического поля

Измерение интенсивности вторичных космических лучей

Мониторинг метеопараметров

Раздел 1.2. Система измерения атмосферных токов

Структура системы измерения атмосферных токов
Коллектор атмосферных токов
Система сбора данных
Синхронизатор
Выводы
Раздел 1.3. Жидкостный микробарограф
Измерительная схема микробарографа
Параметры-измерительной схемы микробарографа
Расчет параметров воздушно — масляной системы микробарографа
, Выводы
Заключение
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ, УЧЕТ ТОПОГРАФИИ МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ, ОБРАБОТКА ДАННЫХ
Раздел 2.1. Калибровка атмосферного измерительного комплекса...!
Калибровка системы измерения атмосферных токов
Калибровка жидкостного микробарографа
Раздел 2.2. Коррекция влияния топографических особенностей в месте установки датчиков на данные вертикальной компоненты электрического поля и плотности
атмосферного тока проводимости
Постановка задачи и итерационный процесс
Расчет напряэ/сенности электрического поля
Расчет тока, собираемого коллектором

Выводы
Раздел 2.3. Методика обработки данных
Расчет спектрограмм мощности и когерентности
Расчет кроссковариационных функций
Расчет среднесуточных вариаций
Заключение
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРОПОСФЕРЫ ВЫСОКИХ ШИРОТ
Раздел 3.1. Оценка вклада токов различной природы в ток, регистрируемый
токовым коллектором
Выводы
Раздел 3.2. Особенности пространственной структуры атмосферного тока при
разных метеоусловиях
Краткий обзор состояния исследований
Условия проведения эксперимента и результаты
Выводы
Раздел 3.3. Спектральные характеристики вариаций атмосферного давления и
вариаций плотности атмосферного тока в условиях спокойной и возмущенной
атмосферы полярных широт
Краткий обзор состояния исследований
Условия проведения эксперимента и результаты
Выводы
Раздел 3.4. Особенности влияния космических лучей на ионизацию в тропосфере
высоких широт
Краткий обзор состояния исследований
Условия проведения эксперимента и результаты
Выводы
Заключение..:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Диссертация посвящена экспериментальному исследованию основных электрических параметров полярной атмосферы на Кольском полуострове. В работе рассматривается широкий круг вопросов, связанных с методикой получения данных об атмосферном токе, поле и удельной проводимости, а также связи электрических, динамических и иных процессов протекающих в полярной атмосфере.
Актуальность проблемы. Экспериментальное изучение нижней атмосферы играет важную роль в физике атмосферы, так как именно этот слой является средой обитания живых существ на земле. Одним из перспективных направлений в атмосферной физике является изучение атмосферного электричества. В настоящие время предпринимаются попытки использовать измерения электрических параметров атмосферы в таких важных задачах как предсказания землетрясений или при определении степени загрязненности атмосферы. Электрические параметры атмосферы оказываются очень чувствительными к состоянию окружающей среды, что с одной стороны может сделать их хорошим индикатором этого состояния, а с другой -значительно усложняет их анализ. В этой связи огромное значение для атмосферной физики представляют исследования связи электрических и динамических процессов протекающих в атмосфере коим и посвящена данная работа.
В отличие от ранее проводимых в условиях высоких широт наблюдений
электрических характеристик атмосферы, представленные в работе,
выполняются на постоянной основе, в комплексе с регистрацией нескольких
геофизических параметров, используя методы разнесенного приема и методы
численного моделирования, позволяющего учитывать влияние локальных
особенностей места установки датчиков. Необходимо отметить, что в
атмосфере полярных широт имеется ряд особенностей, не встречающихся в
средних широтах, которые могут оказывать значительное влияние на такие

сбрасывает его для начала преобразования. АЦП сигнализирует о готовности передачи данных. Получив прерывание, контроллер разрешает передачу данных, считывает их, формирует специальный пакет и передает на следующий интерфейс. Данные с АЛ7716 поступают через БР1 интерфейс в виде последовательности 32 бит с каждого канала. Из них 8 бит несут служебную информацию, которая не может быть использована в результатах измерения. Остальные 24 бита включают в себя 22 бита данных и два бита -номер канала. Для передачи данных на следующий интерфейс служебная информация отбрасывается, а значение выборки преобразовывается в нормальное 24 битное целое. Посылки данных формируются в пакеты по 28 байт. Первые два байта —- заголовок пакета, его идентификатор. Далее идет байт, представляющий собой счетчик, инкрементирующийся с каждым пакетом. Он позволяет определять в программе - сборщике данных потерю пакетов на линии передачи или в буфере приемника, таким образом, есть возможность скомпенсировать утерянные выборки. Следующие 24 байта заполнены последовательно отсчетами АЦП. Завершает пакет контрольная сумма [103].
Результаты оцифровки передаются из АЦП в регистратор по интерфейсу КБ-232. АЦП вместе с датчиками может быть удален от регистратора на расстояние порядка нескольких километров, в этом случае для передачи данных применяется интерфейс 118-485.
Все компоненты АЦП подобраны таким образом, чтобы конечный продукт мог использоваться в промышленном диапазоне температур.
На рис. 1.2.2 приведена принципиальная схема предусилителя электрической антенны, который выполняет согласование высокого выходного импеданса электрической антенны с входным сопротивлением аналого-цифрового преобразователя (здесь и далее АЦП) и осуществляет усиление слабого входного сигнала. Он также служит фильтром нижних частот, предназначенным для подавления гармоник входного сигнала, лежащих выше половины частоты дискретизации АЦП.