Skatterometr - Scatterometer

A skterometr yoki diffuzionmetr yorug'lik nurlari yoki radar to'lqinlarining qaytishini o'lchaydigan ilmiy asbobdir tarqoq havo kabi muhitda diffuziya bilan. Ko'rinadigan yorug'likni ishlatadigan diffuziyometrlar gorizontalni o'lchash uchun aeroportlarda yoki yo'llar bo'ylab joylashgan ko'rinish. Radarli skaterometrlar normallashtirilganligini aniqlash uchun radio yoki mikroto'lqinli pechlardan foydalanadi radar kesmasi (σ0, "sigma nol" yoki "sigma yo'q"). Ular ko'pincha o'rnatiladi ob-havo yo'ldoshlari shamol tezligi va yo'nalishini topish uchun va sanoat sohalarida sirtlarning pürüzlülüğünü tahlil qilish uchun ishlatiladi.

Optik

Aeroportdagi dispetometr (yoki diffuzometr).

Optik diffuziyometrlar - ishlatiladigan asboblar meteorologiya optik diapazonni yoki gorizontal ko'rinishni topish uchun. Ular yorug'lik manbasidan iborat, odatda a lazer va qabul qilgich. Ikkalasi ham umumiy maydonga yo'naltirilgan pastga qarab 35 ° burchak ostida joylashgan. Yanal tarqalish yorug'lik nurlari bo'ylab havo tomonidan an miqdorida aniqlanadi susayish koeffitsienti. Havoning yo'q bo'lib ketishi aniq koeffitsientidan (masalan, tumanda) har qanday chiqib ketish o'lchanadi va ko'rinishga teskari proportsionaldir (yo'qotish qanchalik katta bo'lsa, ko'rinish shunchalik past bo'ladi).

Ushbu qurilmalar topilgan avtomatik ob-havo stantsiyalari umumiy ko'rinish uchun, aeroport uchish-qo'nish yo'lagi bo'ylab uchish-qo'nish yo'lagining ingl yoki vizual sharoitlar uchun yo'llar bo'ylab. Ularning asosiy kamchiliklari shundaki, o'lchov transmitter va qabul qilgich orasidagi juda oz miqdordagi havoda amalga oshiriladi. Shuning uchun bildirilgan ko'rinish faqat umumiy sharoitda asbob atrofidagi umumiy sharoitlarning vakili hisoblanadi (sinoptik masalan, tuman). Bu har doim ham shunday emas (masalan, yamoqli tuman).

Radar dispetometri

Radar dispetometri

A radar-skterometr ning impulsini uzatish orqali ishlaydi mikroto'lqinli pech tomon yo'naltirilgan energiya Yer yuzasi va aks ettirilgan energiyani o'lchash. Faqatgina shovqin quvvatini alohida o'lchash amalga oshiriladi va signalni aniqlash uchun signal + shovqin o'lchovidan chiqariladi orqaga qaytish signal kuchi. Sigma-0 (σ⁰) taqsimlangan maqsadli radar tenglamasi yordamida signal kuchini o'lchashdan hisoblanadi. Tarqoq o'lchovlarni aniq bajarish uchun skatterometr asboblari juda aniq sozlangan.

Ning asosiy qo'llanilishi kosmosda skterometriya sirtga yaqin o'lchovlar bo'lgan shamollar ustidan okean.[1] Bunday asboblar shamol dispetometri sifatida tanilgan. Sigma-0 o'lchovlarini turli xillardan birlashtirib azimut burchaklar, sirtga yaqin shamol vektor yordamida okean yuzasini aniqlash mumkin geofizik model funktsiyasi (GMF), bu shamol va teskari parchalanish bilan bog'liq. Okean ustidan radarning teskari tarqalishi shamol tomonidan hosil bo'lgan kapillyar-tortishish to'lqinlarining tarqalishidan kelib chiqadi, ular odatda okean ustidagi er yuzidagi shamol bilan muvozanatda bo'ladi. Tarqatish mexanizmi sifatida tanilgan Bragg sochilib ketmoqda, bu mikroto'lqinlar bilan rezonanslashadigan to'lqinlardan paydo bo'ladi.

Orqaga tarqalgan kuch shamol tezligi va yo'nalishiga bog'liq. Turli azimut burchaklaridan qaraganda, ushbu to'lqinlardan kuzatilgan teskari farq qiladi. Ushbu o'zgarishlardan dengiz sathidagi shamolni, ya'ni uning tezligi va yo'nalishini taxmin qilish uchun foydalanish mumkin. Ushbu taxminiy jarayon ba'zan "shamolni qidirib topish ' yoki 'model funktsiyasi inversiyasi '. Bu GMF haqida aniq ma'lumotlarga asoslangan chiziqli bo'lmagan inversiya protsedurasidir empirik yoki yarim empirik shakl), bu dispersometrning teskari parchalanishi va vektor shamolini bog'laydi. Qabul qilish uchun GMF bilan burchakli xilma-xillik skaterometr o'lchovlari kerak, bu esa turli xil azimut burchaklaridan okean sathidagi bir xil nuqtani bir necha marta teskari o'lchovlarini amalga oshiruvchi skterometr tomonidan ta'minlanadi.

Eumetsatning ASCAT (Advanced Scatterometer) vositasi tomonidan 4-toifadagi intensivlikda olingan Soulik tayfunining surati Metop - sun'iy yo'ldosh

Scatterometer shamol o'lchovlari havo va dengizning o'zaro ta'siri, iqlimni o'rganish uchun ishlatiladi va ayniqsa monitoring uchun foydalidir bo'ronlar.[2] Scatterometer backscatter ma'lumotlari o'rganishda qo'llaniladi o'simlik, tuproq namligi, qutbli muz, Antarktidani kuzatish aysberglar[3] va global o'zgarish.[4] Scatterometer o'lchovlari kosmosdan qum va qor tepalari ustidan shamollarni o'lchashda ishlatilgan. Quruq bo'lmagan dasturlarga kosmik zondlar yordamida Quyosh tizimi oylarini o'rganish kiradi. Bu, ayniqsa, NASA / ESA Cassini-ning Saturn va uning yo'ldoshlariga yuborgan missiyasida.

Shamol tarqalishining bir necha avlodi kosmosda parvoz qildi NASA, ESA va NASDA. Birinchi operatsion shamol dispetometri sifatida tanilgan Seasat Scatterometer (SASS) va 1978 yilda ishga tushirilgan.[5] Bu Ku-diapazonda (14 gigagertsli) ishlaydigan fan-nurli tizim edi. 1991 yilda ESA o'z faoliyatini boshladi Evropaning masofadan turib yo'ldoshi ERS-1 kengaytirilgan mikroto'lqinli asbob (AMI) skatterometri,[6] keyin 1995 yilda ERS-2 AMI dispetometri kuzatilgan. Ikkala AMI fan-nur tizimlari ham C diapazonida (5,6 gigagerts) ishlaydi. 1996 yilda NASA NASA Scatterometer (NSCAT) ni ishga tushirdi,[1] Ku-bandli fan-nurli tizim.[7] NASA birinchi skanerlash skterometrini ishga tushirdi.SeaWinds ', kuni QuikSCAT 1999 yilda. Ku-bandda ishlagan. Ikkinchi SeaWinds vositasi 2002 yilda NASDA ADEOS-2 da uchirilgan Hindiston kosmik tadqiqotlari tashkiloti 2009 yilda o'zlarining Oceansat-2 platformasida Ku-diapazonli skterometrni ishga tushirishdi. ESA va EUMETSAT birinchi SSC-ASCAT-ni 2006 yilda bortga chiqardi Metop -A.[8] The Tsiklon global navigatsiya yo'ldosh tizimi (CYGNSS), 2016 yilda ishga tushirilgan, a dan foydalangan sakkizta kichik yo'ldoshlar turkumi bistatik ning Yer yuzasidan aksini tahlil qilish orqali yaqinlashish Global joylashishni aniqlash tizimi Bortdagi radar transmitteridan foydalanish o'rniga (GPS) signallari.

Botanika faniga qo'shgan hissangiz

Skatterometrlar 19-asr o'rtalaridan kelib chiqqan gipotezani isbotlashga yordam berishdi anizotrop (yo'nalishga bog'liq) kuchli tomonlarni tushuntirish uchun shamolning uzoq masofalarga tarqalishi floristik quruqlik o'rtasidagi yaqinliklar.

Jurnal tomonidan nashr etilgan asar Ilm-fan 2004 yil may oyida "Janubiy yarim sharda shamol uzoq masofaga tarqalgan vosita sifatida" nomi bilan shamol azimuti va tezligi bo'yicha olingan kundalik o'lchovlardan foydalangan. SeaWinds dispetometri 1999 yildan 2003 yilgacha. Ular shamolning bog'lanishiga nisbatan floristik o'xshashliklarning geografik yaqinlik bilan taqqoslaganda kuchli korrelyatsiyasini aniqladilar, bu shamol Janubiy yarimsharda ko'plab organizmlar uchun tarqaluvchi vosita degan fikrni qo'llab-quvvatlaydi.

Yarimo'tkazgich va aniq ishlab chiqarish

Skaterometrlar metrologiyada yarimo'tkazgich va aniq ishlov berish sanoatida silliqlangan va ishlangan sirtlarning pürüzlülüğü uchun keng qo'llaniladi.[9] Ular topografiyani baholash uchun an'anaviy stilus usullariga tezkor va aloqasiz alternativani taqdim etadi.[10][11] Skatterometrlar vakuum muhitiga mos keladi, tebranishga sezgir emas va sirtni qayta ishlash va boshqa metrologiya vositalari bilan osonlikcha birlashtirilishi mumkin.[12][13]

Foydalanadi

Xalqaro kosmik stantsiyadagi ISS-RapidScat joylashuvining tasviri

Dan foydalanish misollari Erni kuzatish sun'iy yo'ldoshlari yoki o'rnatilgan asboblar va ishlash sanalari:[14]

  • NSCAT (NASA Scatterometer) moslamasi yoqilgan ADEOS I (1996–97)
  • SeaWinds asboblari yoqilgan QuikSCAT (2001–2009)
  • OSCAT-2 vositasi yoqilgan SCATSAT-1 (2016 yilda ishga tushirilgan)
  • SCAT vositasi yoqilgan Okeansat-2 (2009–2014)
  • ISS-RapidScat Xalqaro kosmik stantsiyada (2014–2016)
  • ASCAT yoqilgan MetOp sun'iy yo'ldoshlar
  • The CYGNSS yulduz turkumi (2016 yilda ishga tushirilgan)

Adabiyotlar

  1. ^ a b F. Naderi; M. H. Freilich va D. G. Long (1991 yil iyun). "Okean ustidagi shamol tezligini kosmosdagi radar o'lchovi - NSCAT skatterometr tizimiga umumiy nuqtai". IEEE ish yuritish. 79 (6): 850–866. doi:10.1109/5.90163.
  2. ^ P.S. Chang, Z. Jelenak, JM Sienkievich, R. Knabb, MJ Brennan, D.G. Uzoq va M. Freeberg. Dengiz ogohlantirish va prognoz qilish muhitida sun'iy yo'ldoshning masofadan turib sezgir bo'lgan okean yuzasi vektor shamollaridan operatsion foydalanish va ta'siri, Okeanografiya, Jild 22, № 2, 194-207 betlar, 2009 y.
  3. ^ K.M. Styuart va D.G. SeaWinds Ku diapazonli mikroto'lqinli dispetcher yordamida katta jadvalli aysberglarni kuzatib borish, Chuqur dengiz tadqiqotlari II qism, doi:10.1016 / j.dsr2.2010.11.004, Jild 58, 1285-1300 betlar, 2011 y.
  4. ^ D.G. Long, M.R. Drinkwater, B. Xolt, S. Saatchi va C. Bertoia. Scatterometer Image Data yordamida global muz va quruqlik iqlimini o'rganish, EOS, Amerika Geofizika Ittifoqining operatsiyalari, Jild 82, № 43, bet. 503, 2001 yil 23 oktyabr.
  5. ^ V.L. Grantham va boshq., SeaSat-A Satellite Scatterometer, IEEE Okean muhandisligi jurnali, Jild OE-2, s. 200-206, 1977 yil.
  6. ^ E. Attema, ERS-1 sun'iy yo'ldoshidagi faol mikroto'lqinli asbob, IEEE ish yuritish, 79, 6, 791-799-betlar, 1991 y.
  7. ^ W-Y Tsay, J.E. Graf, C. Winn, J.N. Xaddlston, S. Dunbar, M.X. Freilich, FJ Vents, D.G. Uzoq va W.L. Jons. NASA Scatterometer-ni ishga tushirishdan keyingi sensorni tekshirish va kalibrlash, Geologiya va masofadan turib zondlash bo'yicha IEEE operatsiyalari, Jild 37, № 3, 1517-1542 betlar, 1999 y.
  8. ^ J. Figa-Saldanya, J.J.W. Uilson, E. Attema, R. Gelsthorp, M. Drinkuoter va A. Stoffelen. Meteorologik ekspluatatsion (MetOp) platformadagi rivojlangan skaterometr (ASCAT): Evropaning shamol dispetometrlari uchun amal qilish, Kanada masofadan turib zondlash jurnali, Jild 28, № 3, 2002 yil iyun.
  9. ^ Jon C. Stover. SPIE Optik muhandislik matbuoti, 1995 yil - Fan - 321 bet.
  10. ^ Myer, G va boshq (1988) "Atom kuchi mikroskopiyasiga yangi optik yondashuv", Amaliy fizika xatlari, 53, 1045–1047
  11. ^ Baumeister, Theodore va boshq. (1967) Mexanik muhandislar uchun standart qo'llanma. McGraw-Hill, LCCN 16-12915
  12. ^ Jon M. Gerra. "Amaliy Total Total Scatterometer", Proc. SPIE 1009, yuzani o'lchash va tavsiflash, 146 (1989 yil 21 mart)
  13. ^ "Scatterometry orqali qo'pollik". ZebraOptik. Olingan 30 dekabr 2016.
  14. ^ "Scatterometry & Ocean Vector Shamollar: Sun'iy yo'ldosh tadqiqotlari". Florida shtati universiteti. Olingan 30 dekabr 2016.

Tashqi havolalar