автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Методология радиозондирования атмосферы и достоверность измерений вертикальных профилей температуры и влажности до высот 35-40 км

УДК 621.390.96

На правах рукописи

ФРИДЗОН Марк Борисович

МЕТОДОЛОГИЯ РАДИОЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ И ДОСТОВЕРНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ДО ВЫСОТ 35-40 КМ

05.12.04 - "Радиотехника, в том числе системы и устройства радиолокации, радионавигации и телевидения "

I

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2004 I.

I'iiuoij in.im) Mk'H.'i к Цсшр.ымкш ,i ipo.ioi ii'iccl.on oficepiMiopiiil (ЦЛО) l'ou iMpoMi U

Офшшл.чмм.и- imiikiiicii i ы профессор, доктор фтики-лштемитических паук,

Горелик Л. Г.

профессор, доктор технических паук,

Каплун В.А.

доктор технических наук.

Сил,ix В. В.

Нсдущаи opi атппции Институт Радиотехники и Электропики Российской

Академии Наук (ИРЭ РАН)

Защита диссертации состоится _______200-1 г. а 15.00 па ¡оседании

диссертационного сонета Д 223.011.02 при Московском государственном университете граждански!) авиации по адресу: ¡25993, Москчи, Кронштадтский бульвар, 20.

С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке МГТУ ГА.

Заверенный отзыв просим направлять по указанному адресу на имя секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_»___ 2004 г.

Ученым сск-pi'i л|)ь диссоркщиошкн о сони 1 а Д 223.011.02 Доцент, кандидат технических наук

Попов Л. С.

Общая характеристика работы

Объект исследования. Современная раднолокацнонно-телеметрнческая автоматизированная измерительная система радиозондирования атмосферы, повышение её информационных возможностей •ja счет определения действительной точности измерении п свободной атмосфере, наделения и нормирования се метрологических характеристик (МХ). создания комплекса методик и аппаратуры для их исследования, испытаний и поддержки на заданном уровне.

Актуальность проблемы. Данные о тсмпературпо-влажностнон стратификации атмосферы необходимы для многих отраслей народного хозяйства и обороны страши. С развитием науки и техники требования к точности и дискретности данных о вертикальном распределении температуры и влажности в атмосфере резко возрастают. Расширяется интерес к тонкой структуре поля метеозлемептов и их пространственно - временной изменчивое!и. Решение этих задач требует создания более совершенной техники и методов измерений, повышения их оперативности и точности.

В настоящее время наряду с развитием традиционных раднозондовых методов, ведутся активные исследования в области дистанционных радиофизических и оптических методов определения тех же параметров атмосферы при помощи средств активной и пассивной локации в микроволновом и оптическом диапазоне длин волн. Предполагается, что измерения можно проводить как с поверхности Земли, так и с геостационарных и иизкоорбитальных искусственных метеорологических спутников.

Дистанционные системы зондирования позволяют устранить ряд принципиальных недостатков, присущих раднозондовым системам: получать практически непрерывные данные о температуре, влажности, давлении воздуха, параметрах ветра и их пространственном распределении, сократив сроки получения вертикального разреза атмосферы, которые в настоящее время для многих потребителей недопустимо велики.

К началу 70* годов стало ясно, что развитие дистанционных методов -зондирования потребует новых подходов и дальнейшего совершенствования раднозондовых методов. Наметившиеся уже тогда расхождения результатов измерений теми и другими методами начали тормозить дальнейшее развитие дистанционных методов. В то же время, дистанционные и традиционные радиозондовые системы зондирования не заменяют одна другую. Многие годы, а может быть и всегда, они будут сосуществовать, дополняя друг друга.

Поэтому возникла необходимость создания такой системы радиозондирования, в которой данные о параметрах атмосферы, полученные при помощи контактных датчиков, служили бы опорой для функционирования и развития дистанционных методов.

Перед Центральной Аэрологической Обсерваторией Росгидромета (ЦДО) была »оставлена задача по созданию новой оперативной системы радиозондирования. Она включала разработку и метрологическую аттестацию радиозондов. Особое внимание уделялось оценке достоверности получаемой информации о термодинамическом состоянии атмосферы, повышению точности и надежности радиозондирования.

Oía работ оказалась сложной, трудоемкой, потребовавшей больших финансовых ¡aipai, связанных с разработкой новых материалов, приборов, оборудования, проведения лабораторных и натурных исследований и испытаний. Особое место занимают теоретические исследования, позволяющие принимать осознанные компромиссные технические решения, удовлетворяющие противоречивым требованиям различных потребителей мстсоинформации.

Главное требование к этой разработке состояло в том, чтобы при сохранении высокой точности измерений максимально уменьшить стоимость радиозонда, являющегося прибором разового использования. Это требование исключало возможность применения в радиозонде сложных схем и дорогих элементов. Вместе с тем предполагаюсь, что можно пойти на определенное усложнение наземной радиолокационной техники и вычислительного комплекса радиозондовой системы.

Особые и специфические требования к данным о вертикальных профилях влажности и температуры кроме службы прогнозов погоды и климатологии Предъявляют авиашТяг радиолокация, радионавигация, связь, наука о распространении радиоволн.

Составление справочника по стандартной радиоатмосферо для территории бывшего ССС!' является давно назревшей, но далеко еще не решённом задачей. В тгом направлении большой объём работ был выполнен в ИР'Э Д11 СССР и в ряде специализированных организаций, включая ЦАС). 1С сожалению, ли рабопп не были завершены.

Для иосфоения стандарт ной радноагмосферы только рефрактометрических данных и прямых измерений показателя преломления п в атмосфере недостаточно. При помощи рефрактометра получить массовый статистический материал невозможно, поэтому стандартная радиоатмосфера создается, п основном, на базе данных радиозондирования. Для определения показателя преломления на разных высотах особенно важны сведения об абсолютной влажности иоздуха а. Именно влажность в радиоднапазоне вносит основной вклад в показатель , преломления воздуха и его вариации. Вместе с тем, погрешности определения влажности при радиозондировании, особенно при отрицательных температурах, велики и слабо изучены.

Важно, чтобы в справочнике по стандартной радиоатмосфере были представлены сведения о вероятности появления на различных высотах Н слойв с указанием максимальных значений вертикальных градиентов показателя преломления Дп/ДМ, а также о зависимостях Дп/ДН для различных высот от климатических зон, синоптической ситуации, сезона и времени суток.

Теория, на базе которой проводятся расчёты ослабления (поглощения) микрорадиоволп в атмосфере, требует прямых измерений высотных профилей температуры, влажности, давления.

Для расчёта п. Дп, Дп/ДМ и их зависимости от высоты и погодных условий необходимо, чтобы первичные преобразователи радиозондов были досконально изучены и существовала возможность в зависимости от решаемой задачи производить замену стандартных преобразователи па другие, более точные и малоинерционные.

Обратим внимание на то, что информация, полученная при помощи радиозондов, необходима и для специалистов, работающих в области создания беззондовых (радиофизических) методов определения указанных выше параметров. Необходимые им «опорные» данные о Т(Н) и а(Н) можно получить только опираясь иа существующую в гидрометеослужбе сеть радиозондирования. Однако, в этом случае требования к метрологическому обеспечению радиозондирования резко возрастают.

Для выполнения требований, которые предъявляют к метсоинфомации радиолокация, радионавигация и связь, а также для внедрения в оперативную практику и дальнейшего развития дистанционных методов зондирования атмосферы необходимо, как минимум, исследовать точность измерений мстсопараметров системой радиозондирования атмосферы.

Уменьшение систематических и случайных погрешностей, возникающих в системе «первичные преобразователи - телеметрия - радиолокатор - вычислительный комплекс» при переходе от показаний радиозондов к параметрам окружающей среды, является актуальной задачей, далекой от своего окончательного решения. ,

Трудности резко возрастают при решении задачи превращения раднозондового комплекса в метрологически аттестованную измерительную систему с гарантированной точностью измерений температуры н влажности на различных высотах.

Сложность выполнения поставленной задачи состоит в том, что имерения при радиозондировании производятся в необычайно жестких условиях свободной атмосферы, а достаточно полная имитация атмосферных условий в лаборатории практически невозможна. Теоретические модели, описывающие физические процессы взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой, достаточные для проведения вычислений погрешностей измерений температуры и влажности с определенной достоверностью также отсутствуют.

Цели работы. Целыо настоящей работы является разработка методических основ и определение достоверности измерений основных термодинамических параметров атмосферы с помощью радиотехнических средств прежде всего радиозондовыми методами, а затем и методами дистанционного зондирования и превращение отечественной оперативной системы радиозондирования в современный автоматизированный измерительный комплекс с гарантированной точностью измеряемых метеопараметров.

радиозондирования п современный автоматизированный измерительным комплекс с гарантированной точностью измеряемых метеопарамстров.

Дли дастилсения цели, поставленной в работе, необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести критический анализ требований, предъявляемых различными потребителями к радиозондопой информации, включая точность измерения параметров среды, точность привязки по высоте, дискретность измерений и т.д.

2. Па основе анализа результатов, полученных различными авторами, разрабатывающими методики дистанционного зондирования, определить требования, предъявляемые ими к радиозондовым системам и оцепить возможность их выполнения на существующей аэрологической сети гидрометеослужбы России и стран СИГ.

3. Детально исследовать элементную базу, которую можно использовать в качестве первичных преобразователей температуры и влажности, оценить их достоинства и недостатки, а также целесообразность применения в радиозондовых измерительно-информационных системах.

4. Разработать модели и провести с их помощью теоретические исследования, позволяющие учесть результаты взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой, в которой они находятся.

5. Получить соотношения, описывающие воздействие на радиозонды таких внешних факторов, как короткополновос и длинноволновое излучение и смачивание жндкокапельпой влагой, существенно влияющих на тепловой баланс первичных преобразователей радиозондов.

6. Разработать методические основы и наметить пути усовершенствования первичных преобразователей влажности и температуры, которые обеспечивали бы снижение инерционности и повышение точности измерений при радиозондировании, особенно при

I отрицательных температурах.

7. Создать испытательные стенды и камеры, имитирующие рабочие условия радиозондирования. Особое внимание должно быть обращено на оснащение испытательных камер прецизионными малоинерционпыми и высокочувствительными радиотехническими приборами. Стенды и камеры должны пройти Государственную или ведомственную метеорологическую аттестацию в качестве образцовых средств измерений. Только в этом случае их можно использовать для исследования и нормирования метрологических характеристик радиозондов в плане решения поставленных выше задач.

8. Научно обосновать методику экспериментальных исследований радиозондов в реальных условиях применения.

9. Провести натурные исследования и испытания системы радиозондирования и выдать рекомендации, касающиеся сопряжения первичных преобразователей с радиотехнической частью радиозонда и наземного радиолокационного комплекса, включая его программное обеспечение.

10. Провести сравнение и анализ теоретических расчетов и результатов испытаний радиозондов в натурных условиях и подтвердить или уточнить полученную информацию о достоверности измерений при радиозондировании атмосферы.

11. Разработать и метрологически аттестовать новые приборы, способные проводить высокоточные измерения температуры и влажности воздуха в условиях низких температур н давлений, и с их иомощыо провести лабораторные и натурные исследования стандартных радиозондов.

12. Разработать методику позволяющую учесть возникающие при температурно-влажностном радиозондировании систематические и случайные ошибки; разработать методические указания, при использовании которых в оперативной службе радиозондирования можно гарантировать достижение установленных норм точности измерений.

13. Провести комплекс работ, связанных с внедрением разработанных методик заводской и предполетной поверки радиозондов на предприятиях, выпускающих радиозонды и оперативных аэрологических станциях.

14. С учетом полученных поправок к результатам зондирования стандартной радиотслсметричсской системой провести обработку ряда совместных измерений параметров атмосферы дистанционным и контактным методами и исследовать степень их соответствия.

Научная повита.

Впервые в практике радиозондирования атмосферы

" на основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и натурных условиях, разработан и научно обоснован метод перехода от показаний первичных преобразователей температуры и влажности, работающих в условиях свободной атмосферы при различных погодных условиях, времени суток и высотах, непосредственно к параметрам окружающей их среды с указанием погрешностей такого перехода и способов учёта систематических и случайных погрешностей, связанных с этой операцией.

" Разработаны научно-методические основы проведения исследований достоверности измерений в свободной атмосфере с помощью радиоэлектронных измерительных систем, к каковым относится система, используемая в настоящее время на оперативной сеги радиозондирования пашей страны.

■Научно обоснованы, вычислены и экспериментально подтверждены величины систематических погрешностей измерений температуры и влажности в свободной атмосфере методом радиозондов. Существенно уточнены и конкретизированы величины случайных погрешностей радиозондирования.

" Создан и аттестован Госстандартом РФ комплекс испытательных стендов и камер, обеспечивающих предельно возможную в настоящее время имитацию температурно-влажностного режима атмосферы на различных высотах.

■ Проведены натурные эксперименты при подъёмах на свободных аэростатах до высот 3035 км радиозондов, а также датчиков температуры и влажности, включая малоипершкшшге и прецизионные, позволившие оценить итоги расчетов, моделирования и лабораторных исследований этих датчиков, а также скорректировать величины поправочных коэффициентов, уменьшающих систематические погрешности, связанные с переходом от их показаний к параметрам окружающей среды.

■ Показаны новые возможности использования радиозондовой информации для, усовершенствования и аттестации методов и средств дистанционного зондирования атмосферы путем сопоставления данных дистанционного зондирования с данными метрологически аттестованных радиозондов, имеющих оцененную и нормированную точность измерений.

Выполненные работы позволили провести Государственную аттестацию не только разработанных лабораторных стендов и камер, имитирующих условия радиозондирования, но и аттестовать отечественные радиозонды в качестве средств измерений с выделением и нормированием метрологических характеристик радиозондов, гарантированным и метрологически обоснованным уровнем точности измерений на различных высотах таких важнейших параметров атмосферы как температура и влаЯшосгь.

Личный вклад автора:

1. Разработана методология оценивания достоверности радиозондирования атмосферы с помощью радиотелсметрическнх измерительных систем, используемых на аэрологической сеги РФ и стран CHI'.

2. Получены теоретические соотношения, позволившие разработать методику определения систематических и случайных ошибок, вызванных влиянием на результаты радиозондирования радиационных факторов, смачивания атмосферными осадками нонерхноын первичных преобразователей, а также учёта иных факторов, влияющих пп точность определения температуры и влажности воздуха при радиозондировании атмосферы.

3. Исследованы спектральные коэффициенты отражения различных материалов и покрытий, разработано оптимальное антирадиацнонное покрытие для первичных преобразователен радиозондов - спсцэмаль BJ1-548. Покрытие применяется во всех типах отечественных радиозондов.

4. Разработаны и аттестованы прецизионные первичные преобразователи температуры н влажности, позволившие в лабораторных и натурных условиях провести детальное исследование оперативной системы радиозондирования атмосферы.

5. Научно обоснованы и определены величины радиационных поправок, а также ¿истсматичеекнх составляющих и доверительные интервалы случайных погрешностей радиозондирования с заданной вероятностью.

6. Разработан и изготовлен под руководством и с участием автора не имеющий аналогов комплекс камер и стендов, прошедший метрологическую аттестацию в органах Госстандарта РФ, а также полный набор техдокументации, позволяющий осуществить тиражирование установок.

7. Проведены натурные эксперименты па свободных аэростатах с набором радиозондов, а также стандартных и образцовых преобразователей температуры и влажности, позволившие не только обосновать и осознанно подойти к конструированию первичных преобразователей для радиозондов, а также наметить пути их дальнейшего усовершенствования, но и получить ряд научных результатов, имеющих большое значение для понимания физических процессов, происходящих в свободной атмосфере. В частности, автором уточнен!,I классические зависимости Ыи=/(Ке) для тел неправильных геометрических форм, поднимаемых на радиозондах.

8. Составлены программы испытаний новых типов радиозондов, с участием автора во всех этапах этих испытаний, в том числе и государственных, внедрены на заводах-изготовителях и на аэрологической сети различные поколения радиозондовых систем.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволяющие обеспечить повышение, нормирование и гарантию определенной точности измерений температуры и влажности с помощью существующей в нашей стране оперативной автоматизированной радиолокационно-телеметрической системы радиозондирования атмосферы до максимально возможных высот в дневное и ночное время суток.

2. Величины систематических и случайных погрешностей системы радиозондирования как типа средств измерений в свободной атмосфере до высот 40 км.

3. Методы определения и контроля точностных параметров первичных преобразователей температуры и влажности в статических и динамических режимах на специально разработанных стендах и камерах, имитирующих различные условия в атмосфере при радиозондировании.

4. Антирадиационное покрытие первичных преобразователей температуры радиозондов и величины радиационных поправок к показаниям отечественных радиозондов.

5. Камеры и стенды, оснащённые прецизионными приборами, либо воспроизводящие единицу относительной влажности, прошедшие ведомственную и государственную метрологическую аттестацию.

6. Результаты натурных экспериментов но сравнению стандартных и образцовых датчиков температуры и влажности при подъёме комплекса радиоаппаратуры на свободных аэростатах до высоты 30-35 км.

7. Методы создания объемов воздуха с заданными параметрами по влажности и температуре и установки, позволившие определять и контролировать характеристики радиозондовых преобразователен, новизна которых защищена авторскими свидетельствами.

8. Резульпиы теоретических и лабораторных исследований первичных преобразовак-лей радиозондов, позволившие с одной стороны выявить, определить и нормировать значения метрологических характеристик (МХ) радиозондов, а с другой - наметить пути их дальнейшего усовершенствования.

9. Оценка возможности удовлетворения требований к мстеоинформации, получаемой с помощью радиозондов со стороны авиационной и космической метеорологии, дистанционного зондирования, навигации, связи.

10. Расчет по-экспериментшшный метод оценивания точности измерений температуры и влажности в свободной атмосфере контактными методами до высот 40 км.

1I.Результаты анализа еовмесшых измерений моеоиириметро» u свободной атмосфере дистанционным и радиозондовым методами.

Внедрение.

1. Результаты работы легли н основу создания поверочной аппаратуры и ряда методических указании и инструкции, которые н течении многих лет используются иа заводах изготовителях радиозондов, а также в оперативной аэрологической службе Росгидромета.

2. На предприятиях изготовителях радиозондов внедрено спсцпокрытие - эмаль BJI-548, внедрена разработанная автором методика и аппаратура контроля радиационных свойств антнрадиационных покрытий преобразователей температуры, позволившая нормировать радиационные поправки к показаниям радиозондов. Разработана с участием автора и внедрена в производство методика градуировки датчиков температуры в минимальном числе точек и с минимальной погрешностью.

3. Рекомендации для отечественной сети радиозондирования, которые позволяют учесть систематические но/решности при подъеме радиозонда до больших высот и значительных удалений.

4. Созданы, аттестованы и внедрены в научно-исследовательскую практику камеры и стенды, позволяющие максимально возможно имитировать условия свободной атмосферы.

5. Проведённые работы позволили провести Государственную аттестацию радиозондов с указанием гарантированной точности измерений температуры и влажности на разных высотах.

6. Результаты работы широко применяются в оперативных и научных учреждениях гидрометеослужбы, занимающихся численным прогнозом погоды, а также радиотехнической промышленности при разработках новой радиоизмерительной техники и методов зондирования атмосферы.

7. Разработанные научно-технические основы метрологического обеспечения радиозондирования атмосферы использованы при создании «Положения о метрологическом обеспечении радиозондирования атмосферы» Росгидромета.

Апробация работы. Материалы, полученные автором, широко известны общественности. Они отражены в 121 публикации автора, включая 17 авторских свидетельств на изобретения, 2 монографии, 104 статьи в научных журналах, сборниках трудов всесоюзных конференций, симпозиумов, совещаний, а также десятках отчётов по НИР и ОКР, методических указаниях и инструкциях, которые в течении многих лет определяют порядок изготовления, поверки и градуировки различных оперативных радиозондовых систем, включая и экспериментальные.

Результаты работы докладывались на следующих всесоюзных конференциях и симпозиумах:

Всесоюзная научно-техническая конференция «Современные методы и средства автоматического контроля атмосферного воздуха и перспективы их развития» (Киев, 1987 г.). Ill Всесоюзный симпозиум «Метеорологические исследования в Антарктике» (Ленинград 1987 г.), III Всесоюзное совещание по теоретической метрологии (Ленинград, 1986 г.), Ill Всесоюзная конференция по аэрологии «Современное состояние аэрологических исследований и наблюдений в СССР и использование аэрологической информации в службе прогнозов и народном хозяйстве (Москва, 1985 г.), IV Всесоюзный симпозиум «Динамические измерения» (Ленинград, 1984 г.), VII Всесоюзная научно-техническая конференция «Достижения и перспективы работ в области разработки и внедрения средств измерения влажности продукции предприятий агропромышленного комплекса и других отраслей народного хозяйства» (Кутаиси, 1984 г.), X и XII Всесоюзные совещания по актинометрии (Москва, 1979; Иркутск, 1984 г.), Всесоюзное научно-техническое семинар-совещание «Внедрение прогрессивных средств и методов размерного контроля точных измерений длин и углов» (Ленинград, 1984 г.), 1, II, III Всесоюзные семинары «Технические средства для Государственной системы наблюдений и контроля природной среды (ГКСП)» (Обнинск, 1981, 1982, 1983 гг.), Всесоюзное научно-техническое совещание «Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред» (Тбилиси, 1980), Всесоюзное научно-техническое совещание «Влагомстрия промышленных материалов и сельскохозяйственной продукции» (Минск, 1978

г.). Всесоюзное научно-практическое совещание по проблемам совершенствования аппаратурных средств и таблиц для определения рефракции электромагнитных волн в земной атмосфере (Иркутск, 1984 г.), И Всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдении, контроля и состояния окружающей среды» (Казань, 1983 г.), HI Всесоюзная научно-техническая конференция «Метеорологическое обеспечение народного хозяйства» (Таллин, 1982 г.), II Всесоюзный симпозиум «Фнзиолошчсскис и климатические проблемы адаптации организма человека и животного к гипоксии, гипертермии, гиподинамии и нсспсцифические средства восстановления» (Москва, 1978 г.), X Всесоюзная конференция по актуальным вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем (Одесса, 1970 г.), II Всесоюзная конференция по применению аэрозолей в народном хозяйстве (Одесса, 1972 г.), Всесоюзный семинар (совещание) «Современные методы получения и использования аэрологической информации и дальнейшие пути их развития» (Москва, 1976 г.).

Работы автора [2] и [3] переведены Allorton Press Inc на английский язык и используются в научных учреждениях США, занимающихся вопросами радиозондирования.

Материалы, полученные в диссертации докладывались в ряде международных организаций и получили признание Комиссии по приборам и методам измерений Всемирной , Метеорологической Организации (ВМО).

Представленная диссертация является логическим продолжением и развитием идей, заложенных ее автором в кандидатской диссертации, защищенной в 1969 г., направленной на повышение точности измерений температуры в свободной атмосфере при помощи средств радиозондирования.

Материалы, содержащиеся в докторской диссертации базируются на результатах, опубликованных в более чем 120 научных работах и изобретениях, выполненных лично автором, либо совместно, с сотрудниками и аспирантами. Эти работы направлены на решение важной научной и практической проблемы: создания оперативных технических средств, обеспечивающих при помощи радиолокационно-телсмстричсского радиозондового комплекса получение информации о вертикальном распределении метеопараметров в атмосфере в любых климатических зонах, погодных условиях, сезонах года и времени суток с известной и гарантированной точностью.

В работе использованы также материалы тех методических указаний и инструкций, которые были составлены автором или с его участием, и используются не только на оперативной сети радиозондирования гидрометслужбы РФ, но и многими метеорологическими службами других стран, входящими во Всемирную Метеорологическую организацию при ООН.

Содержащиеся в диссертации результаты исследований изложены в 7 главах.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, ее научная и практическая значимость.

В разделе заключение и рекомендации формулируются итоги работы, а также даются рекомендации по дальнейшему совершенствованию системы зондирования атмосферы.

Общий объем работы 297 с.

Список ци+ируемой литературы включает 264 наименования.

Содержание работы

В первых параграфах первой главы приводятся краткие сведения о вертикальных профилях температуры и влажности атмосферы и их пространственно-временной изменчивости. Излагаются принципы измерений абсолютной а и относительной (р влажности, показателя преломления воздуха п. Приводится методика определения а и п, основанная па данных измерений температуры' Т, давления Р и <р методом радиозондов. Указано на возможность использования микроволновой радиометрии для определения вертикальных профилей температуры Т(П) и влажности и(П), а также радио-акустических методов для получения '¡'(И) в приземном слое атмосферы.

Отмечено, что практически любой метол определения мстсоэлсмсптов п атмос(|)сре, дистанционный или контактный (традиционный), требует перехода от показаний радиозонда к параметрам окружающей среды. Известно, что такой «переход» практически всегда неоднозначен и для получения надежных и точных данных о параметрах среды требуется учет множества факторов, влияющих на такой переход. Поэтому требуется разработка моделей, используя которые можно решить «прямую задачу» - оценить влияние среды на радиозонд, а затем и «обратную» - переход от показаний радиозонда к параметрам среды.

Анализ данных, полученных в процессе оперативного радиозондирования, позволил специалистам разработать стандартную атмосферу ГОСТ4401-81, сформулировать научно обоснованные требования к точности и дискретности измерений таких параметров как температура, давление, влажность и ветер в диапазоне высот от поверхности Земли до 40 км.

Различные потребители метеоинформации создают свои стандартные атмосферы, в которых учитывается специфика отрасли науки или техники, для которых она составляется. Так, например, имеется стандартная атмосфера МОГА (Международная организация гражданской авиации), в которой приведены не только данные о мстеопараметрах Т, Р, а и <р, а также расчетные значения показателя преломления воздуха и его вариации на различных высотах.

Для специалистов, занимающихся распространением радиоволн, необходима «стандартная радиоатмосфсра», учитывающая специфику задач, связанных с обеспечением радиолокации, навигации и связи. Стандартная радиоатмосфсра имеет спои особенности и отличия от стандартной атмосферы МОГА. Так как большинство радиолокационных станций и связных радиорелейных линий расположены на уровне земли или сравнительно небольших высотах, то особую значимость приобретают'сведения о мстеопараметрах атмосферы и их изменчивости для пограничного и приземного слоев атмосферы.

Специальный параграф посвящен способам определения вертикальных профилей показателя преломления атмосферы, играющим существенную роль в решении задач, стоящих перед радиометеорологией.

Обсуждаются возможности определения N = (/? -1)-106 рефрактометрическими методами, а также путем расчета, базируясь на данных радиозондирования.

Рассматриваются специфические требования, которые должны предъявляться к точности и инерционности первичных преобразователей радиозондов, в первую очередь влажности и температуры. Указано, что данные, получаемые на оперативной аэрологической сети гидрометеослужбы, не в полной мере соответствуют требованиям специалистов по распространению радиоволн.

Поэтому необходима установка на радиозондах мопоинерционных первичных преобразователей и непрерывная (параллельная) передача полученных данных о температуре и влажности. Акцентируется внимание на том, что целесообразно, базируясь на современных достижениях твердотельной электроники, приступить к разработке радиозондовых 1 измерительных преобразователей, которые обеспечат прямое измерение Ы(Н). При совместном использовании рефрактометров и малоиперционных преобразователей темперагуры появляется возможность определения тонкой структуры ноля влажности в свободной атмосфере, о которой имеются лишь отрывочные и эпизодические сведения.

Далее в этой главе анализируется современное состояние и возможности практического использования дистанционных радиофизических методов температурного и влажностного зондирования на оперативной сети гидрометеослужбы РФ. Температурное зондирование в нижних слоях атмосферы может проводиться либо на базе спсктро-радиомстрических систем, работающих в 5 мм полосе поглощения кислорода, либо радиоакустическими методами.

Повышение высоты зондирования дистанционными методами требует решения ряда сложных научных задач, связанных с распространением микроволнового излучения в реальной атмосфере и усложнением методики самих измерений, а также необходимостью разработки новых алгоритмов и программного обеспечения.

Применение в оперативной аэрологической службе дня температурного зондирования радиоакустических методов зондирования (РАЗ) сопряжено, в основном, с решением проблем, связанных с устранением влияния «сноса» распространяющегося в атмосфере звукового пакета.

Внедряемые на сети шдрометеослужбы радиометрические методы температурного зондирования обеспечивают высоту порядка 500-600-метров, но и это является большим научным и техническим достижением.

До сих пор затягивается внедрение на оперативной аэрологической сети микроволновых методов и аппаратуры, предназначенной для определения вертикальных профилей влажности

а(Н) и общего содержания в атмосфере водяного пара =

о

Несмотря на то, что имеется множество работ посвященных этой проблеме, она до конца не решена. Более того, результаты различных авторов имеют существенные расхождения. Анализ результатов теоретических работ и эксперимента, построенного на сопоставлении данных микроволновых и радиозондовых измерений, не даст желаемого соответствия. Получаемые данные могут существенно расходится между собой, в особенности, при низких температурах воздуха, наличии облачности и выпадающих осадков.

Достигнутые за последние годы успехи в области микроэлектроники и вычислительной техники позволяют создать и использовать в экспериментах совершенные в техническом плане радиометрические комплексы. На этих комплексах можно осуществить экспериментальную проверку положений и идей, которые ранее уже прошли апробацию в ИРЭ АН СССР, ЦАО, ГГО, МГАПИ и ряде других организаций. Необходимым условием такой проверки является решение задачи совмещения результатов дистанционных измерений с радиозондированием в пространстве и во времени.

Объективное сопоставление данных измерений Т(Н), я(Н) и Я,, полученных при помощи радиозондов и микроволновой радиометрии, возможно только на основе детального исследования погрешностей обоих методов.

Теоретические расчеты и полученные на их основе соотношения справедливы для модели слоисто-однородной атмосферы. Они не учитывают пространственную неоднородность поля влажности или температуры. Влияние этого фактора на результаты сопоставления радиометрических и радиозондовых измерений будет особенно велико в тех случаях, когда для получения вертикальных профилей Т(Н), а(Н) или величины 1*,,, используются значения раднояркостных температур, полученные при малых углах места или в результате углового сканирования антенны.

В конце первой главы представлены материалы сравнения потенциальных возможностей радиозондов и дистанционных средств зондирования. Указаны их достоинства и недостатки, а также перспективы их развития.

Анализ показывает, что на текущий момент раднозондовые системы по высоте зондирования, надежности, точности и подробности получаемой информации превосходят возможности дистанционных систем зондирования. Однако, уже в настоящее время средства и методы дистанционных измерений могут осуществлять непрерывный контроль за состоянием атмосферы и получение, хотя и в ограниченном диапазоне высот, усредненных данных как по пространству, так и во времени. Это позволяет оперативно проследить перестройку мстеообстаноркн, возникающей в атмосфере, чего нельзя обеспечить, опираясь только на радиозондирование.

Таким образом, дистанционные методы зондирования и традиционный метод радиозондов взаимно дополняют друг друга в части непрерывности измерений и ■ высоты зондирования. Для тех и других систем необходимо, дальнейшее усовершенствование радиотехнического аппаратурного комплекса, методики наблюдений и их обработки, а также определение гарантированной точности измерений Т(Н), а(Н).

Во второй главе кратко излагаются основные принципы построения радиотелеметрических измерительных систем радиозондирования атмосферы, используемых в нашей стране и за рубежом.

Радиозондирование основано на подъеме на значительные высоты (до 40 км) при помощи оболочки, наполненной легким газом, радиотехнического устройства - радиозонда, снабженного метсодатчиками, показания которых при помощи радиотелеметричсской системы перелаются на землю.

Па земле находится сопряженный с радиозондом радиолокационный измершельнмй комплекс. С его помощью определяется положение и перемещение в пространстве радиозонда, а также принимается поступающая телеметрическая информация о состоянии и параметрах среды, в которой ои находится в момент измерения. В настоящее время сопровождение и обработка поступающей информации осуществляются в автоматическом режиме.

Наземный комплекс, осуществляющий определение в процессе подъема текущих координат радиозонда, может работать либо в пассивном (раднотсодолитном, радионавигационном), либо в активном (радиолокационном) режиме. Независимо от режима работы наземный комплекс должен обеспечить надежный и качественный прием поступающей по телеметрическому каналу метсоинформации, се расшифровку, введение поправочных коэффициентов и представление потребителю метсоданных в окончательном виде.

Обращено внимание на возрастающие требования, которые предъявляются к этому сложному измерительному радиолокационно-телеметрическому комплексу.

Требования ВМО к информации, поступающей от радиозонда, представлены в таблице 1.

Анализ данных, приведенных в этой таблице, показывает, что существующие системы радиозондирования по всем параметрам еще не достигли предельных точностей и требуют своего дальнейшего усовершенствования.

Задача состоит в том, чтобы по возможности отойти от тех крайних значений погрешности измеряемых величин, когда полученные данные теряют свою ценность.

На решение этой сложной задачи и направлена настоящая работа.

На основе анализа современного состояния радиозоидовых средств и возрастающих требований, которые к ним предъявляются, определен круг научных и технических задач, которые ждут своего решения, прежде чем удается достигнуть основной поставленной в работе цели, а именно превращения системы радиозондирования в аттестованную Госстандартом измерительную систему с указанием погрешностей измерений с заданной вероятностью.

Важное и жесткое требование состоит в том, что радиозонд, являясь высокоточным измерительным прибором, является в то же время прибором разового пользования и должен иметь низкую стоимость, минимальный вес, габариты и энергопотребление.

Таблица I

Предельные погрешности аэрологического радиозондирования..

А. Температура, ТХ1

Предел (а) - предельная среднеквадратичная погрешность измерения температуры, при которой не требуется усовершенствования оборудования для решения поставленных задач.

Предел (б) - предельная погрешность, выше которой полученные данные теряют свою ценность для решения поставленных задач.

Если не указано особо, то погрешности являются стандартными (среднеквадратичными) отклонениями.

Регион с 1 е з -- Мао-масштаб Сииоптич. масштаб логия ИХУШШШН кшнапт 5 1 С ? ■ч

в « » 1 б а | Г>

Нисгроимчсския ||киик.ф1'|);| 0,15 3.0 2.0 (от 30 до 40° широты) 0,15 2,0 0.15 2,0 (сист. сост.) 0.5 (снег, сост.) -80... 141)

Кастро пкческая 200 0,3 4 0,3 3,8 0.3 1,5

стратосфера 100 0,3 3 0.3 1.4 0,3 1.5

50 0,3 1,5 0.3 0,7 0,3 1,5 - -100...+50

10 0,3 1.3 0,3 0,7 0,3 1,5

5 0,3 2" 0.3 0.9 0.3 2

' Все значения в этой графе существенно увеличиваются в зимнее время

12

Таблица 1 (продолжение) Б. Влажность (!р - точка росы, "С; д>- относительная влажность, %)

Слей МламасштаО Сииапти ческии Климатология Замечания

масштаб

а 6 а б а 6

'г 9 'г 9 9 'г 9 'г Ф h 9

Коивскпиший 1! Систематические

турб>люи-рокшний вблкэн земли 0.5 3 5 30 0,5 3 5 30 0.5 3 1.5 (си 10 ст. погрешности о отдельном зондировании лоджии бить менее 0,|5°С (1% О.В.),

сост.) если это возможно, с тем.

чтобы среднее содержание водяного пэра в столбе

воздуха определялось более

точно, чем содержание

водяного пара на

определенном уровне.

Тропосфера выше 0,2 1 10 30 0,2 1 10 30 0,5 3 1,5 10 Дополнительные требования для намерении

KOJJDCVnfSItOrO При высоких (сист. сост.) резких скачков влажности

слоя влажпостях для радиометеорологии: систематическая

2,5 | 10 При низких влажпостях | 2,5 10 погрешность о отдельном зондировании не должна превышать 1,5°С(1%О.В.).

Стратосфера и мсэосфсра 11с определены 2 Не определены 2 Не определены 10 Непрактично устанавливать любой нижниП предел, ниже которого не следует улучшать прибор, в

• огсугстоис реалыюН информации о влажности на этих уровнях в стратосфере и метосфсрс.

Представление об относительной достоверности измерений радиозондами различных стран дают периодически проводимые Международные сравнения радиозондов (MCP).

Испытания, проводимые в рамках MCP, показывают, что требуется дальнейшее усовершенствование радиозондов и методики измерения температуры и влажности атмосферы. Этого можно добиться лишь путем детального изучения физических процессов взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой и учета влияния на показания радиозондов внешних воздействий, например, радиационных факторов. Эта работа оказалась очень сложной и потребовала глубоких теоретических и экспериментальных исследований.

Анализ показывает, что в мировой аэрологии сложилось недопустимое положение с измерениями влажности на больших высотах в области низких температур. ВМО даны настоятельные рекомендации по стимулированию исследований в этой области.

Обращается внимание на то, что необходимость увеличения точности и экономичности радиозондирования выдвинула дополнительные требования к стабильности и идентичности параметров радиозондов, описания их градуировочных функций в виде математических зависимостей с минимальным числом входящих величин.

Определенный прогресс в области радиозондирования ярко продемонстрировал» Международные сравнения радиозондов, которые были выполнены в 1996 г. в г. Джамбуле. Они показали высокий уровень отечественной системы радиозондирования в части точности измерений и автоматической обработки полученной информации до предельных высот радиозондирования.

Во второй главе приводится также краткое описание современной отечественной системы радиозондирования атмосферы «ABIC-I (МАРЛ) - МРЗ-ЗА» - ее состав, назначение отдельных входящих в нее частей и комплексов. Приводятся технические параметры, особенности построения радиотелеметрической системы, работающей в режиме «запрос-ответ», ее использования для передачи метеорологической и вспомогательной информации. Приводится, описание и технические характеристики применяемых в этой системе радиозондов и их

первичных преобразователей температуры (на базе тсрморезнстора ММТ-1) и влажности (сорбционио-лсформационный датчик СДЦ). Основная информация о построении и составе тгой системы приведена на рнс.1.

Радиозонд

Упрощенная блок-схема радиозонда

.<№ Iо'

Диаграммы направленности антенны радиозонда в азимутальной (—) и вертикальной (—-) плоскостях

Наземный радиолокацншшо-вмчнелнтельпый комплекс (яитемна, импульсный передатчик, прнсминк, блоки ручного и автоматического сопровождения

радиозонда)

1! I :

Лишенная система РЛС АВК-1

Чер^пуик РЛС блок 6о*%*осан/

Ариемтм

РЛС сктя

блок углобоб с£тмотихи

/»редан/

НН1

2т, йот, ¡^

Блок-схема радиолокациоипо-телеметрической системы АВК-1

Антенная решетка малогабаритного микроопектронного аэрологического радиолокатора МАРЛ-А

Рис. 1. Отечественная радиолокациоино-телеметричсская система радиозондирования

Отмечено, что п ЦЛО с участием автора п течении мношх лет был проведен широкий цикл исследований, позволивших разработать новые типы радиозондов, предложить и внедрить оптимальную схему сопряжения телеметрической части радиозонда с первичными преобразователями температуры и влажности, провести лабораторные и натурные испытания всех типов отечественных радиозондов и внедрить результаты этой работы на заводах-изготовителях радиозондов.

Приводятся результаты прикидочной оценки погрешностей отдельных узлов радиотелемсгрнческой системы радиозондирования и анализа так называемых «дополнительных» погрешностей, которые возникают в процессе радиозондирования при" передаче информации по телеметрическому каналу, за счет квантования сигнала по параметру и по времени, неточного определения высоты, на которой находится радиозонд и автоматической обработки поступающей информации.

Показано, что суммарная величина дополнительных погрешностей, приведенная к выходным параметрам радиозонда, на предельных удалениях его от места запуска не превышает 0,4°С по температуре и 2% по относительной влажности. Это значительно меньше тех погрешностей, которые вносятся первичными преобразователями, находящимися в непосредственном контакте с внешней средой.

Во второй главе представлен также обобщенный материал, полученный в цикле работ, выполненных при участии и под руководством автора, направленных на поиск путей повышения технических и метрологических параметров первичных преобразователей, предназначенных для определения влажности и температуры воздуха в составе сетевого радиозонда.

В диссертации приведены технические параметры различных типов первичных преобразователей, применяемых в настоящее время в радиозондовых системах.

Многие из приведенных в таблице 2 преобразователей были детально теоретически и экспериментально исследованы автором. Определены их основные параметры, функции влияния различных факторов и ¡»информативных параметров, питающих напряжений, воздействия радиационных потоков и смачивания поверхности. Особое внимание было обращено на исследование таких параметров как временная стабильность, динамические характеристики, возможность устранения гистерезиса, влияние смачивания или обледенения.

Анализ и сопоставление данных, приведенных в этой таблице, указывает на необходимость дальнейших детальных исследований различных датчиков с целыо их усовершенствования и использования в радиозондах.

Определенные положительные результаты были получены при исследовании сорбциопно-кондукторометрического метода измерения влажности и создании на его основе оксидно-алюминиевого датчика (ОАД) для радиозонда.

Была разработана теория, базирующаяся на решении системы уравнений гидродинамики пограничного слоя и конвективной диффузии. Получены расчетные формулы для определения динамических свойств ОАД при различных параметрах среды.

Основные преимущества ОАД перед СДД - меньшая инерционность, вес и габариты. При реализации тонкой технологии изготовления, ОАД прост и дешев в изготовлении, имеет электрический выходной сигнал и может иметь повышенную чувствительность к большим или малым влажностям. Недостатки разработанных ОАД - временная нестабильность градуировочных характеристик-и существенная температурная зависимость. Были предложены пути устранения указанных недостатков.

Третья глава посвящена разработке физическбй модели, связывающей параметры среды с показаниями помещенного в нес радиозонда.

Задача существенно усложняется ввиду того, что помимо воздушной среды, в которую помещен первичный преобразователь радиозонда, на него воздействуют и иные влияющие факторы. Степень воздействия на радиозонд внешних влияющих факторов зависит от высоты, на которой он находится, времени суток, а также и параметров самой среды, скорости обтекания радиозонда воздушным потоком и т.д.

Таблна« 2

А. Первичные преобразователи температуры, испыьзовлнные илиразработанные для использования в отечественных и ряде зарубежных радиозондов (температурный Оиапауон от -SO до -Jß'O

1 .4 ' л'а 1 1 1 1 Oitam* применення Оесбенпоакх 1 Термометра веское KCHcmpjKKsa I тело npfOCfCTCtS' ГТКХЛ ( Геометр ш• чееоге paivepu, чм Актирзйцщноннсе покрытие Аналитические тражеяил температурной тиевмеетч Номинальное (20°С1 сог.рстп$яе-кзе. кОм ТКС при •.iTC Ке7ффиц«енн1 рассеягшл мощности. мВм°С ПроеОсл допускаемых значений twp.t*C IJocmoSHts* еременм яря VbSx/c. наHs,км Рсевоционная no.-peuDioemh npuij^SO'. ка1[!£,км Применений 1

1000 гПо 1С0 гПа о j io , го 30 0 j Ii | 20 J 0

; 1 ' 2~ I раяиотонды типа мп-зл. MAWK3-I, PK3.2.PK3-5. ЛРЗ-1 Поееребрехкзя рами 02 мм. рзш. 110x75 мм МеаномгрппиеаиЯ термерецстор ММТ-1 Тскоподволы ОО.бмм, L-25 мч Цилиндр О 2J ±0.2 L * 12*2 Эмаль ПЛ-.MJ ТУ 6-I0-I6J8-7S НЦ-25 Н.М^. где Л. II к С -козф>ш. ояред. при инл. грал^ироате 1(Ь2 2.6 •Я2 8.0 4.4 Яиюпчкка как ntro 0.9 Яда IU)(S»U. TP 0.4 3.4 J 12 19 и j 36 0.1 , 0.6 > 2.0 1 j j_ : 1 4 Прошел locamc- \ : тацик) в сссяве , ]i»MAP3o«ai j i ; 3 ГПралагаяся i для имени ММГ- . ! 1

•/U ММТ-6 Цнлимлр О 0.7 »0.1 L-5H 10x2 2.4 З.о 1.' 0,5 i 20

| 3 ркз-з СТЗ-25 I Bvetmei ; Эмаль [ 00.17 { НЦ-25 1 L - 0.2? < V/. ЗЛ0.7 3.75 од 0.12 0J 0,| 2 1 ! ( 2 | Исподы, note ' »ракете 1 j ММР«0Ф !

4 ркз-з СТЗ-18 ; Б>«пнка . -//О 0.35 { L * 0,43 ' 3J10.7 2,6-1.1 0.4 0J2 0J OJ 2 i 2J * Риработач как * j сС<раии?вкД p.'i

5 МРЗ-1 (УНО) 4!. ТРЗ «Сфера» [ Бусинка. } Внутри i стехл*« 1 шсиилр l Ol. L-Ю Эмаль ВЛ-548 -3.47 10.04 0.65 0J 3 i 20 3.0 1 ОпигниД рх | j Дслуск га f I мом}{калъ»сму j i slO*« |

6 7" MPW ■JU Напыленный ita гибкую пленку «ой нмсси. скрученный в цилкилр ТРП2-1 Цядиидр 00.7 40.1 L " 5А1 Эмаль ВЛ-548 ц-йЫт-тЛ. где а - ТКС. Возможно тахже кепелм ппрскеимац. ф-аы ММТ-1. DJ 0.6 2.0 0.5 3 6 : 10 16 0.1 j 0J 1 1.0 2.0 Проххд ! rocmccizjH» в ] cccrae p>j МРЗ-б

АИ/АМТ-1США. j И имя ! ! 1 Тер«орс1истор N-419 IllLlllIUp О 0.8 L-30 Крилем '■^Ш j " где А, В и D — ; параметры, 1 олред. при кпд. ■ градчкровке 2.8 0.8 5 i 40 1 ! ' ! 4.0 :

S Япо*ш* | Терчорстистор ТОА i Б) О!ко 311 '02 Бсзад плгетмгеез ! 15 V 10 J 1 ! | 4.0 j ]

9 ' То ПТТкдатетр В А. | Аж)-рка» nposc-Юрч>*1 I легка* рамка 01 (нрсшпиомииД j мм. искр ИЦ-25 теяен1мсритеаь i ТСМГСрЗТ\ри) ПлЗТОНОЫЯ ' просолска 00.015 < t > 0J \ 1 1 0.4 | i i i 0,! 0.1 1 , 1' 1 10 1 1 I ' i l ! 0.2 | Нспсльмкн ПJTA | мехлгмзреачы« 1 qUBMCNNtX | с^разисыи 1 ' раакс^сндгв

ОрЛЩ2ЮШХЙС> |ДьеГ-о5?«* аэрологический | нмкелкро&анхых рддмотсрмсзмстр круглых СТОЯ см I О 2 мы, врзщ. со ! ркоо 10-15 м/с Вольфрамом* гроеолекз 00.017 ; 1 - 0.03 t 1 1 I « I 1 0, j i 0,1 • ; ' Г1 1 ! ■ 1 1,0 1 КОИСГрУКШ'Я ЮА ГЛЗТОЛСЬЭ .

II ПТС - $ мкм 1 Ажурна* прою-(>гсистр автора) ■> зочмм ргята * Ol мм. поф. ВЛ-! 548 Платоном* ' ! пробелов | О0.05 • j OJ 0.4 ( ! 0.1 io^ | OJ i о ; i ) i ! . j 1 ! 1 : 0.1 Прей.« tUCMCTKn зттсспикк» как i™

12 i Ультразвуковой i Вес грибора 35 ] F-')комсф МИ. *г.рзбочаа 1 Мсрдуховича j частстаЗО кГц, 1 диапазон xivc-peim» 20Х. I I кащХ-М -10°О Ультрзмукемя 'i i система «юлучателк 4 1 - 2 приемника» { ! i 1 ' т* '•-,47 ПкГ-раОТ между щг>гэт я приеммнтамя. Со -скор при Тв 1.0 i i 1 i ; i ! } Опытний о* pajtu j 1 !

Таблица 2 (продолжение)

Б. Первичные преобразователи влажности радиозондов

Л шМ Í ? : 5 Í » 1 i I 1 ! ft ¡ >1 5Í 1 * 5 М 1 И S 1 s — * ! -г Ребочмй Ьявпво* ч 11 5 Р г II • f i i If 1' ill "Д1 11 » Пестмями !рснеяи,е ЯШ II, км Прпмгчччч

«С г. «С Р.гПш 0 м 7

1 Оншкимк рзлкпмсм тип» РК1.МАР1.МРЗ. WCI. «Метек» (ФрЗКЛ«). Фскх (Гмжаи) Откосят Отбоакво- | р = „+ЛК+сК: 1 уд««»., г^рое« софотяьзскяс * Т«аСДД Í 10-100 •40-+50 10-1000 ЧЭ - меыбрдо ш жммтмоЯ плсиге.толщхиоЯ20икм Отиоогт удлиискмеЗ^^мдяаЛюж Корпус - aaoKVKicetuft. шихнлр, кзмскекне зжктр соярот*»лсям осуи с rom реостжт. oyj Н-45 ВесЗОг 9 кОм 0.15 жОн^'ЛЗ 2-13 «Ом 10%08 Не ir 6-10 У 60 I4U Прсиля rcCintCTl-Kín $ COCTUeplOlK» шшп.ьт ........i

Otf<eCTKKKue («жжшпа РКМ.фярм» ■Режаспс»** (США) Опоят un. Сорокине- t А Kxnprtccnft. J Zx*f* екгеспюЛ , . ТкпОАД л Ф'Г •'/'if i RWTvocsero «.■■рщцц, А-э«гт*р*ч. гоффкаяент. R-ocMuac«Twx Í сояротм клейме t*c« 0-100 -70-+50 0-1000 Поркств скпияыВ слой т-т or 3¿O20KKM. Дквмегр гор 0j05 ккм Наружный ззекгрод-тояш п«ро-nparpruu* ллекга га мяп Раузмряяа гористость- 14%. 01 L-50 Brelr 35 ft 0.03 pF/VíOB 3EM0 tF 5КОЗ Огеут 2 7 10 НсоСчсдхю NinpntBH« И» fe.-«« 2DC чилспсЛ >2(Ги

3 On4viMNiiuc piMieRai типа МРМ1М.МРЭ-6. ра±яжюы типа RS(9«i£tiu*0 OlNOCWT Ccf6c*o«Mo- . ТрямхМта^кпа «хпрозмчеспа. | 0¿ -15* i 00 смоспЫ ¡ IS-4CSOB ТкаЮОЗ ] 4Q-9SSOB (r3exK«puL ; Хиомкаа ! (CWEMUM) I -40.«60 700-1070 ПлосхяЯ 6ec>(54i>«KUfl полммкакиа коюпегторс napccipcopexit- кряпи сям 4.0 x0л х1Л> .Вее<3г 100. • 209 PF 02-02 рглиэв 23-30 PF 5W08 Не osp Oí от

4 .РкжхчаСША AK'AMQ Опзсп «SSXH Ccf&JKWM»- J (>tm гжяроя»*««** j "¡JJj i Ktí»p«eo vnu> * мегтраэдя. <«-&■« 1 )ты»кт ¡ pactKpevMoro «a*«. 4 »-wccmpacT юг-«. ¿ -•»«»■ HMCWtKS« i элекгрооро«а£»ость 20-100 ♦40 . 0-1000 Томеа солисткрахш'сзктмкх noepvrss сяоек ждего^уеетеит 101x17 х0.8 1 МОи ЮК0ч^»03 зко« -3 МОи ю%оа Отг>т 10 (Л

S РаэскэаСША АК'АМГ.РКЗ (ОСШ*.) •лап Сербаяоки»- < Прегг «utefin ххгроиеш »чес*» • j ткп MZ-476'AMT j 10-90 -40 .. ♦40 0-1000 Тохш еатясткродош пласт*«, nocpum кззгочуктдет. сдоем о угезыюго eopotasa я сиэу>сы*го »•и (пцроюнжлст-еса.иодам! 63.5x17 Х10 S К0х ол КОч^ЛВ W0 КОМ 6%ОВ Не*«лаа 3 4Ü 1Ш

6 CAUAO Точа росика КояэеяасмектЯ. j м«ра КГ-005. 1 чТсрх» | I Í •70.. ♦3D «S0... ♦29 10-1 ICO Пермчя иресбряэопг cocí и 2хаскижхо гллупроюдя xsipoxoaoa. с rpittpetuxKxuM к сто xattsnoi Стаям алфироеим дерюемтозд. 0.15 км. Iterotmx с »ста. фотояряеммхк oipct. я pacrei* »ni Н* хрежло «несен том. криоремскр Пери«. 120 х 120XÍ». среоб^ 4S0x 3S0x 1J0 0.1 *с Пря тяге ±0.i"C Пр. т<к tare He Cave 0.1'м кгс Окух >1.0 3.0 J.U Апсстсми Госсш&фтсм POvmtcm сбраи»*огс< (ffKIMlU CJOCMWM |«сл*£г*ахи1 • Afrfc^TTTWUI я УО-? мм ^

Систему уравнений тепло- и массобаланса для элемента понерхности tIS тела преобразователя радиозонда можно записать в следующем виде:

QjdS = Q,.dS - QJtdS - QKdS - Q,dS + QmdS; M,dS = M klndS,

(1)

глс QJ=(Q| + Qг) - суммарны!! поток тепла, поглощенный элементом поверхности аВ к отведенный посредством теплопроводности внутрь тела;

$ - тепловой поток, аккумулируемы!! телом;

(2г - тепловой поток, ухоляшнО нз тела посредством теплопроводности (при наличии поддерживающих рассматриваем тело теплопроводных элементов);

!2'' - радиационный поток тепла, поглощенный элементом поверхности с/5;

{2л - тепловой поток, излучаемый элементом поверхности оК;

Qк - конвективный поток тепла (направлен по направлению оси 7. при Тх> 7л);

7/1, 7д'- температура воздуха в нсвозмущенном потоке и поверхности тела соответственно;

Q, - поток тепла за счет изменений агрегатного состояния воды на поверхности тела (направлен по направлению оси Ъ при испарении волы и в обратном направлении - при конденсации);

Оцж " лжоулево тепло, поступающее к элементу поверхности ¿Я при прохождении электрического тока через тою;

М) - поток массы водяного пара через элсме1гт ЛЧ, аккумулируемый телом,

М,-

А. di

(2)

где m - масса водяного пара, поглощаемая единицей поверхности тела при изменении давления водяного пара es на его поверхности на единицу в соответствии с изотермой дорбцнн;

Мктд - поток массы водяного пара к элементу tlS за счет концентрационной и термической диффузии.

"РЛ Р„ UJ.V * е, Рл UzJv

Решение системы уравнений пограничного слоя, связывающих температуру и давление пара на поверхности движущегося в атмосфере тела с параметрами самой среды при следующих пограничных условиях:

при z=0 (на стенке) Vx~0, Т=Т& e~es, при z-m(в невозмущенном потоке) VX=V, Т=Тц, е=ед, а также с учетом того, что датчики радиозондов имеют размеры менее 10"' мм, а скорость обдува V не превышает 10-15 м/с (5"10"2< Re < 5-Ю4), имеет вид:

тх-т„ =

С е>, РА

в Vit О- , -------" .+££.+/,r

a Rß,pi а

/ О / ß, Pili Р/ \ В U\ Q V т) a es Рл a R,,S.,a а

(4)

или, для ч>: <рп = <PS ТГ~-7Г [(<7>л-,о Еуо - Vs.o) + /«]с^р[ ~ 7 ] - - (5)

Ii '-// V л / '-Ii

где Бд - площадь поверхности тела первичного преобразователя,

Dj - коэффициент диффузии водяного пара в воздухе, отнесенный к температуре Ts, U - удельная теплота фазового превращения воры, отнесенная к Ts, Pils - плотность водяного пара па поверхности тела,

Р/РА - поправка на Стефанов ноток,

I* II Рл - давление воздуха и парциальное давление сухого воздуха соответственно, с - отношение плотности водяного пара к плотности воздуха, ид - паление напряжения на преобразователе, Ид - электрическое сопротивление прсобраюватсля,

Qr = 2fK [2V'(«.

|1/2

Rk - термическое сопротивление контактов преобразователя с токоподвоДом,

г,. а„ Yi. N| соответственно, радиус, коэффициенты теплопроводности , теплообмена и излучения токоподвода, и радиационный поток тепла, поглощаемый токоподводом, В = (Qr -Q.,) - радиационный баланс тела термопрсобразоватсля,

В = F„0 - лп)Фт + - 4я)+ ~ ¿тЬт ~ 7°X,

где аир- коэффициенты конвективного теплообмена и массообмсна соответственно, у - коэффициент излучения поверхности преобразователя, 6п - постоянная Стефана-Болышана,

4>лп и фд, - соответственно коэффициенты облученности преобразователя потоками прямой солнечной радиации и длинноволнового излучения Земли,

I'n, F,u и /•'„( - соответственно потоки прямой солнечной радиации, отраженной от подстилающей поверхности радиации и собственного длинноволнового излучения Земли,

Л/;, Aos и A,tl - соответственно интегральное альбедо поверхности преобразователя для соответствующих потоков радиации,

т - показатель термической инерции (постоянная времени) преобразователя температуры радиозонда, А - показатель массовой инерции (постоянная времени) преобразователя влажности радиозонда, h и Yn - соответственно скорости изменения температуры и давления пара при подъеме радиозонда.

Величины т и ). определяются выражениями:

р

D* 7Г Рп*Ыи»я

' Л

^•„Лр*

0 + ^.sb.oU-P.vA

г ips х---1

(l+^.vbi.oU-P.?

/ (7).

Рг1

где г/итл =-- критерий Нуссельта,

А\'

к - коэффициент относительного удлинения радиуса пор г,,.0 датчика в процесса сорбции, П - показатель пористости, рж - плотность воды в порах.

Система уравнений (4) описывает взаимосвязанный тепло- массообмен первичных преобразователей радиозонда со средой с учетом различных факторов окружающей среды, влияющих на эти процессы и является «физической» моделью погрешности измерений температуры и влажности при радиозондировании.

Первые два члена правой части уравнений (4) выражают динамические погрешности измерений, следующие члены - влияние влажности среды и смачивания датчика, радиации, рабочего тока и конструктивного исполнения преобразователя.

Первый член правой части уравнения (5) выражает погрешность измерения относительной влажности, вызванную неравенством температуры преобразователя и среды. Последующие два члена выражают динамические погрешности измерений. В выражение для X входят конструктивные параметры и различные внешние величины.

Заметим, что если аналитическое выражение для постоянной времени преобразователя температуры хорошо известно, то для преобразователя влажности оно получено впервые. Воспользовавшись полученными соотношениями удалось обосновать выбор и параметры материалов и оптимальную конструкцию первичных преобразователей радиозондов и сопоставить результаты расчетов с данными, полученными при испытаниях радиозондов в камерах и в ходе натурных экспериментов.

В четвертой главе детально рассмотрены метрологические аспекты измерений температуры и влажное™ атмосферы при радиозондировании. Исследования измерительных процессов проводятся на основе построенной выше физической модели погрешности измерений с учетом специфических особенностей радиозондирования, которые сводятся к следующему:

1. Измерения производятся в чрезвычайно сложных условиях свободной атмосферы при воздействии на приборы солнечного и других видов естественных излучений, атмосферных осадков.

2. Измерения осуществляются «методом радиозондов», предполагающим подъем в атмосферу с помощью наполненной водородом латексной оболочки измерительного радиоприбора, содержащего датчики. Передача выходных сигналов датчиков происходит по радиотелеметрическому каналу.

3. Измерения носят массовый и нередко косвенный характер, производятся в динамическом режиме.

4. Радиозонд является составной частью радиотелеметрической измерительной системы и при этом - прибором разового действия.

5. Первичные преобразователи располагаются непосредственно в исследуемой среде. Степень близости «собственной» температуры и влажности первичных преобразователей радиозонда к соответствующим параметрам среды неизвестна, причем в наземных условиях практически невозможно воспроизвести весь комплекс факторов, влияющих на результаты измерений.

6. Измерения в каждой точке пространства проводятся однократно.

7. Определить погрешность измерений в каждом конкретном зондировании не представляется возможны вследствие значительной изменчивости условий измерений и естественных различий в метрологических характеристиках радиозондов. Т.е. погрешности как непосредственных измерений метеопараметров, так и «информационных результатов» зондирования могут быть определены только для системы радиозондирования как типа.

8. Первичные преобразователи, установленные на радиозонде, во время подъема обтекаются потоком воздуха с изменяющейся скоростью, влажностью, температурой и плотностью.

9. Измерения проводятся в рабочих условиях, существенно отличающихся от нормальных, при которых производится градуировка.

10. Каждый датчик градуируется индивидуально. Градуировка должна сохраняться после изготовления радиозонда до 24 месяцев.

11. Стыковка конкретных экземпляров радиозондов с РЛС - процесс случайный.

Определение и анализ погрешностей, вносимых первичными преобразователями радиозондов, проведены с использованием основных положений современной метрологии, и в работе использованы понятия и термины, заложенные в основополагающих метрологических документах.

Наряду с исследованием первичных преобразователей потребовалось и исследование ряда специфических погрешностей, присущих собственно методу измерения, а не только датчикам, например, влиянию оболочки, батареи питания, телеметрического канала и др.

Характер и составляющие погрешностей при радиозондировании в значительной мере детерминированы. Однако, значительных величин достигают и случайные погрешности.

В работе разработан и развит метод поэлементной оценки достоверности определения суммарной погрешности. Этот метод является, вероятно, единственно возможным в радиозондировании, так как в лаборатории невозможно в полной мере имитировать реальные условия, в которых приходится работать радиозонду. Отсутствие массового образцового радиозонда для определения достоверности полученных результатов в различных климатических условиях делает метод поэлементной оценки составляющих общей погрешности особенно ценным.

Кроме того, образцовый радиозонд, хотя и может позволить определить суммарную погрешность стандартного радиозонда (при определенных внешних условиях), но не позволит выявить структуру этой погрешности и принимать целенаправленные меры по ее уменьшению.

Проведенные автором исследования позволили определить источники погрешностей и определить порядок величины погрешностей, вносимых функциональными блоками системы радиозондирования, а зккже различными влияющими факторами и (^информационными параметрами. Было показано, что основной вклад в суммарную погрешность измерения температуры и влажности при радиозондировании атмосферы вносят первичные преобразователи.

Погрешности, вносимые остальными функциональными блоками системы малы. ')ю позволяет при оценке суммарных погрешностей системы радиозондирования ограничиться детальным изучеиием погрешностей, вносимых именно соответствующими первичными преобразователями, добавив к этому прикидочные оценки погрешностей остальных блоков системы.

Ниже представлены полученные в работе математические модели погрешности измерений температуры и влажности, вносимые первичными преобразователями радиозондов:

Для преобразователя температуры:

• Оценка математического ожидания систематической составляющей погрешности на различных уровнях в атмосфере

МтКхХ = Й1д<7*-«.г]+ Л*[дДг)1 + Д<и+[ВД], +[д(4» (8)

где Л{В)=А{В)„~А{В)у,

Л(/}),. - плодимые I! настоящее прсмя радиационные поправки, Л(й), - уточненные в настоящей работе радиационные поправки.

« Оценка среднего квадратичного отклонения случайной составляющей погрешности на различных уровнях в атмосфере

к (д* )]„ = + Иа»1Ф/ . (9)

• Оценка предельного значения погрешности на различных уровнях в атмосфере

±А'(«)[г,(дЕ)]г + |вди, . (Ю)

где К(а) - коэффициент, учитывающий характер закона распределения погрешности и выбранное значение вероятности.

В фигурные скобки заключена ошибка за счет смачивания, носящая эпизодический характер.

Для преобразователя влажности, соответственно:

= л?[д„о,.,]+л'[д( (л)],+[д('/;-Д+[д(4,+М,. ем КД=ЖдгД ± +|д <,(я)Ц оз)

глс

- символ выборочной оценки математического ожидания,

£?[о] - символ выборочной оценки среднего квадратичного отклонения (СКО).

Как видим, погрешности первичных преобразователей радиозондов связаны прежде всего с их градуировкой в заводских условиях, изменением параметров градуировки во времени, погрешностями аналитической аппроксимации зависимости выходного параметра от входного (основная погрешность), условиями измерения и воздействием на радиозонд внешних влияющих факторов и неинформативных параметров.

21

Разработаны научные основы градуирования первичных измерительных преобразователен радиозондов, оптимальные с точки зрения достаточной точности и минимизации затрат. Определено положение так называемых «базовых точек» градуировки. Разработаны методики и приводятся результаты испытаний оптимизированной градуировки первичных преобразователей в заводских условиях.

Внедрение на предприятиях-изготовителях радиозондов этих методик позволило существенно упростить процесс градуировки и уменьшить основную погрешность до величины, не превышающей 0,4°С по температуре и 5% по относительной влажности.

Основное внимание в диссертации обращено на исследование наиболее сложно учитываемых и ранее недостаточно изученных погрешностей, связанных с учетом влияния на показания радиозондов радиационных факторов, смоченности их поверхности, а также динамических погрешностей, которые, также как и измеряемые параметры, изменяются с высотой в процессе зондирования.

Для того, чтобы исследовать эти погрешности была проведена разработка специального оборудования, стендов и камер, в которых можно в широких пределах изменять условия среды и исследовать статические и динамические характеристики первичных преобразователей радиозондов. Теоретические расчеты производились с помощью построенной в третьей главе физической модели погрешности с применением известных положений теории вероятности.

В оперативной аэрологической практике для «исключения» радиационных ошибок вводятся соответствующие поправки, определенные методом «день-ночь». Этот метод сыграл огромную положительную роль в развитии методов температурного зондирования на высотах, не превышающих 20-22 км. Однако, он несовершенен: статистически достаточно обеспеченные результаты получены лишь до высоты 20 км, не учтено ночное выхолаживание и потребовались дальнейшие многолетние исследования, которые и были выполнены автором.

В качестве образцового средства для проведения экспериментов был разработан и налажено производство платинового «безинерционного» и «безрадиационного» термометра ПТС - 5 мкм, с диаметром платиновой проволоки 5 мкм.

Специальные параграфы посвящены теоретическому и экспериментальному исследованию погрешностей, связанных с изменением свойств поверхности первичного преобразователя за счет смачивания. Определялась величина разности между температурой воздуха Тв и температурой первичного преобразователя Тя при смачивании (Тв-Тэ)«! и время, в течение которого на различных высотах поверхность преобразователя первичного преобразователя - «время восстановления».

Время восстановления тси параметров первичного преобразователя зависит от величины смачиваемой поверхности, степени се гидрофильное™, относительной влажности воздуха, температуры к высоты, на которой находится радиозонд. Так, если у поверхности Земли тем для ТР ММТ-1, покрытого эмалью ВЛ-548, составляет 34 с, то уже для Н = 5 км оно возрастает на порядок, достигая значений 30-40 с.

За счет испарения жидко-капельной воды с поверхности датчика, температура, которую показывает датчик, может на 6-7°С (100<Н<1000 гПа) отличаться от температуры воздуха.

Таким образом, преобразователь температуры радиозонда должен быть защищен не только антирадиационным покрытием, но и покрытием, уменьшающим влияние смачивания его поверхности. Для этих целей предложено нанесение на поверхность термопреобразователя тонкослойного гидрофобного покрытия, которое существенно уменьшает тси И практически не ухудшает его антирадиационные свойства.

Теоретические расчеты динамических погрешностей были проверены с помощью детальных исследований преобразователей температуры в специально созданных камерах «Каскад» и «Солнце». Проведенные в камере «Солнце» исследования подтвердили, что при скорости обдува 5-8 м/с, постоянная времени преобразователя температуры радиозонда по мере подъема в среднем увеличивается от 7,7с (Р=Ю00 гПа) до 80 с (Р=5 гПа). Полученные результаты были подтверждены также при совместных натурных исследованиях термопреобразоватсля на основе терморезистора ММТ-1 с малоинерционным бусинковым тсрморсзистора «Сфера» и ракетным тонкопроволочимм термометром М-100.

Аналогичный цикл исследований был проведен и для первичных преобразователен влажности с использованием УГВВ «Диполь» и конденсационного гигрометра «Торос».

Особую значимость имеют оценки неоднозначности показаний преобразователей влажности при подходе от более высоких значений влажности к низким значениям и наоборот (вариация). Величина вариации преобразователя влажности зависит от температуры и влажности воздуха. Максимальная погрешность за счет вариации достигает 10%.

Показано, что чувствительность СДЦ при Т = -20"С снижается в 2 раза по сравнению с той, которую они имели при Т>0"С.

На рис.2 а и б представлены результаты теоретических расчетов и экспериментальных исследований, выполненных в натурных условиях, величин систематических составляющих погрешности и доверительные интервалы случайных погрешностей измерений температуры и влажности при радиозондировании атмосферы.

Как видим, практически все экспериментально определенные величины погрешностей Т и ф находятся в пределах вычисленных доверительных интервалов.

На рис. 3 представлены источники и структура погрешностей температурного и влажностного канала в системе радиозондирования, которые сопоставлены с требованиями ВМО. Рис. 3 даст наглядное представление о величинах составляющих погрешностей и их взаимодействии при формировании суммарной погрешности измерений на различных высотах в атмосфере. Показано, что суммарная погрешность находится в пределах требований ВМО. Однако, полученная величина погрешностей еще значительно выше тех значений, которые должна иметь «идеальная» система зондирования.

В целях создания в дальнейшем системы метрологического обеспечения радиозондирования, выявлен и исследован комплекс нормируемых метрологических характеристик (НМХ) радиозонда. Именно проверка и поддержание на заданном уровне значений НМХ, входящих в данный комплекс на всех этапах производства и эксплуатации радиозондов, позволяет гарантировать достижение установленной заданной точности и единства измерений на аэрологической сети РФ.

F.iHi )

Г.|П| и,.« >

Од—*

—V

гоо.

500-

его.

1СОС

4 ■ ИН1СРМЛ

ГЮ1р«ШмО<»Н

• Р4ССИТ1ННМ4 КЙИЧМИЫ

с«ччматнчески* погрешностей

' >«(*(»••.СИМЛим« Дйнниа

см*неиий САД и КГ >1орх> г Рмпьси. 1961-198] г

• ра|»ост» пои минй :. гснгералрм («Дно»«лм в ПТТ • лясонм! угпоеияк

Рис. 2а Величины суммарных погрешностей измерений температуры при радиомндиротнаш атмосферы

о ю го » «о 50 60 2Г1(*) Рис. 26 Величины суммарных погрешностей измерений относительной алажности

т.°с

I !

I Р, гПа 1000 300 100 30 1----' 5

■■ - = ШИШ - [а(4„)1, ЕЖЗ -[г(д,)]р В8882 -гг(д,и,1,™

ВИИ - ЕЕЯ -й[лс(г)]г ВИИ -гг(Аи) -¿(л,.,,,,,)

Рис. За Структура погрешности измерений температуры фо = 50 V, ст. атл<.)

Д=-0,5

, Р.гПа 1000 300 200 50

■■ -[А, (4 ИИ-З^ЪД, шя -¿гг(л„,Д

СО - 5(7.;.,) СИ) -а(дД, ШШМП - а{ь,т) иэа - л(д7;) - ст(д,„),, ^Ш-о^Д^Д

Рис. 36 Структура погрешности измерений влажности

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям характера движения подвешенного к эластичной оболочке радиозонда по мере его подъема, вариации скорости подъема при различном наполнении водородом оболочки разных размеров: 50, 100, 150 и 200 и влияния «теплового следа» оболочки на показания радиозондов.

Описывается координатно-допплеровский радиолокационный метод, который реализуется при слежении за радиозондом или уголковым отражателем, где помимо координат зонда непрерывно регистрируется допплеровский сдвиг частоты, который непосредственно связан с движением отражающего объекта.

Применение импульсно-когерентной радиолокации (ИКР) позволило детально изучить процессы, связанные с изменением характера движений, в том числе и «колебаний» в системе

«эластичная. наполненная водородом оболочка - подвешенный на длинном шнуре радиозонд» и оценить шшяние периода "Л, и амплитуды колебаний прибора Л(, не только на точность определения ветра, но и величину погрешности, связанной с переходом от показаний радиозонда к параметрам окружающей среды. Показано, что «амплитуда» Л^ и период колебаний возрастают по мере подъема, составляя (при скорости подъема V = 5-6 м/с) и среднем на малых высотах 0,3, а при II = 6-8 км - 3 и более м/с. В то же время "П. возрастает с 3-5 до 30-40 с.

Изменение амплитуды и периода раскачивания радиозонда оказывает влияние также и на работу телеметрического канала. Действительно, ввиду того, что диаграмма направленности антенны передатчика радиозонда в вертикальной плоскости неизотропна, при подъеме радиозонда уровень сигнала приходящего от радиозонда к радиолокатору будет связан с этими колебаниями; причем частота «замираний» может попадать в диапазон частот, связанных с передачей метеоинформации и не может не влиять на величину погрешности, вносимой телеметрическим каналом в результаты радиозондирования.

Автором получены и описаны результаты исследования влияния «теплового следа» оболочки и длины подвеса на показания радиозонда.

Дневные пуски не показали существенного влияния перегрева оболочки на результаты ' радиозондирования - различия показаний датчиков, расположенных на различных расстояниях от оболочки, не выходили за пределы погрешности измерений.

В ночное время «тепловой след» на высоте 25 и более км простирается более чем на 10 метров и для ночных условий длина подвески должна быть более 10 м. Для высот меньших 20 км. влияние теплового следа на изменение показаний датчиков пренебрежимо мало.

В главе шестой представлены материалы, связанные с натурными экспериментами, проведенными под руководством и с участием автора на свободных аэростатах (СЛ), осуществляющих подъем комплекса радиоаппаратуры весом около 80 кг на высоты 25-30 км. Аппаратурный комплекс включал прецизионные малоинерционные образцовые преобразователи температуры и влажности совместно с радиозондами, применяемыми на оперативной сети радиозондирования, а также регистрирующую аппаратуру и блок питания.

Совместная обработка данных, полученных с помощью прецизионной аппаратуры и стандартного радиозонда, позвонила проверить достоверность получаемой при помощи радиозондов информации о вертикальном распределении температуры и влажности, проверить и уточнить рассчитанные описанным выше теоретико-экспериментальным методом величины погрешностей радиозондирования. Так как подъемы проводились в дневное и ночное время, то особый интерес представляет анализ результатов, относящихся к влиянию длинноволновой радиации, имитацию которой на показания радиозондов в лабораторных условиях осуществить практически невозможно.

Показано, что полученные в этих подъемах оценки величин погрешностей измерений температуры и влажности в процессе радиозондирования более чем в 98% случаев попадают в вычисленные описанным выше методом доверительные интервалы этих погрешностей.

Анализ данных о вертикальном распределении влажности, полученных установленными на одном свободном аэростате различными приборами, позволил выявить следующие особенности работы стандартного радиозонда с СДД.

На малых высотах и при положительных температурах средние значения влажности, полученные СДД и конденсационным гигрометром, близки друг к другу. Вместе с тем I профили ф(Н), полученные при помощи пленочного датчика, более сглажены по сравнению с полученными с помощью конденсационного гигрометра.

При отрицательных температурах -10<Т<-20°С показания отдельных экземпляров прсобразова гелей влажности радиозондов могут быть близки к показаниям конденсационного гигрометра, в то время как для других экземпляров того же типа преобразователей наблюдаются значительные расхождения с образцовым прибором.

Отмечено, что если показания КГ и радиозонда с СДД при температурах от -10 до -20°С близки между собой, то для таких экземпляров СДД имеет место также хорошее согласие результатов и в более широком диапазоне температур (по крайней мерс до -40°С).

Если же такого соответствия в пределах (-20...-10°С) нет, то наблюдаются значительные расхождения в показаниях датчиков и при более низких температурах. Поэтому, вероятно, уже не стадии производства следует производить сортировку преобразователей, в первую очередь по тому, как они реагируют на изменения влажности именно п температурном интервале от -20до-10°С.

Большой научный интерес представляют результаты исследований физических процессов в тропосфере, приводящих к резким изменениям влажности воздуха в тонких слоях без существенного изменения температурного режима.

Ценность полученных в результате аэростатных экспериментов данных становится особенно весомой в связи с разработкой и развитием дистанционных радиофизических методов и средств зондирования атмосферы.

Так в экспериментах на свободных аэростатах были обнаружены перемежающиеся слои

с аномально высокой и низкой влажностью («градиент» влажности составлял более

АН

±54-10%, ..

-). Показано, что такие слои встречаются достаточно часто и вероятность их

100л(

появления летом в ночные и в утренние часы практически одинакова.

Область перехода от «сухой» зоны к «влажной» и наоборот, по данным этих измерений, практически одинакова. Учитывая, что СЛ поднимаются со скоростью 5-7 м/с, а время переходного процесса конденсационного гигрометра по уровню ЗХ составляет при температурах ниже -Ю...-15°С не более 15 с, можно считать доказанным, что в свободной атмосфере могут устойчиво существовать области, у которых «переходной» слой составляет

Д Ф

несколько метров, а «градиент» относительной влажности —— в нем достигает процента на

АН

метр.

Обратим внимание еще на одно обстоятельство. Переход от воздушной массы с одной влажностью к воздушной массе с другой влажностью как правило сопровождается некоторым изменением температуры. Однако, такого перепада температуры во многих случаях зарегистрировано не было. В тех же случаях, когда регистрировались небольшие перепады температуры, знаки изменения относительной влажности не всегда коррелировали со знаками изменения температуры. Это указывает на то, что в свободной атмосфере механизмы концентрационной и термической диффузии срабатывают не всегда. По-видимому, существуют какие-то процессы, препятствующие запуску этих механизмов.

Установлено, что образование «сухих зон» с влажностью 25% и ниже в тропосфере является скорее правилом, чем исключением.

Физические процессы, которые могут приводить к появлению таких зол, не очевидны. В этом направлении, безусловно, необходимо проводить специальные целенаправленные экспериментальные и теоретические исследования с привлечением дополнительных радиолокационных средств и самолетов, с установленными на них малоинерционными приборами для измерения температуры, влажности и рефракции.

Самолетные исследования, проведенные автором с ОАД и конденсационным гигрометром «Торос», показали, что даже в полярных районах в тропосфере, в диапазоне высот 3-8 км при совершенно безоблачной атмосфере образуются протяженные области (зоны), в которых относительная влажность может приближаться к 85-90%. В тс же дни на других высотах или областях могут существовать замкнутые сухие зоны («сухие облака»), в которых влажность падает до нескольких процентов. Горизонтальные размеры таких «сухих облаков» достигают 20-50 км. Резкое уменьшение ф до 5% неоднократно отмечалось и в слоях под тропопаузой. Вертикальный размер таких зон может составлять всего несколько сот метров и обычными системами радиозондирования они не регистрируются.

Отмечается систематическое завышение вычисленного по данным радиозонда, по сравнению с Якг - по конденсационному гигрометру. В среднем для полного интеграла это завышение составляет 5-7%, в то время как в области отрицательных температур оно достигает 27-35%.

Полученные расхождения общего содержания иодяного пара ДК должны быть учтены при корректировке коэффициентов в уравнениях, связывающих поглощение или излучение атмосферы с общим содержанием в ней подяного пара в различные сезоны года, когда его величина определяется по данным радиозондирования.

В литературе имеются указания па то, что в свободной атмосфере при вертикальном радиолокационном зондировании нередко регистрируются устойчивые слон с высоким коэффициентом отражения. Однако, данных о том какие физические процессы приводят к их появлению и какова изменчивость в них метсоэлсмснтов практически нет. «Тонкая структура» о(Н), полученная на CA при помощи конденсационного гигрометра, подтверждает эти факты и, по-пидимому, будет использована при определении величин вводимых рефракционных поправок для радиотехнических систем, обеспечивающих точное местоположение целей.

Для специалистов по распространению радиоволн и радиолокационной метеорологии особый интерес представляет исследование приращений Да/ДН, получаемых каждым из использованных приборов.

Результаты измерений влажности при помощи малоинерционного пирометра позволили рассчитать изменение с высотой показателя преломления воздуха в N единицах н провести сопоставление с N(H), рассчитанным по данным синхронного радиозондирования.

Построены соответствующие зависимости ^^^ с шагом по высоте 100 метров,

показавшие, что и на высотах, превышающих 7-8 км имеются области с очень высокими значениями этой величины, приближающимися к тем величинам, которые рег истрируются на более низких высотах.

Этот результат хорошо согласуются с тем, что при помощи высокопотснциальных метеорологических радаров, работающих в дециметровом и метровом диапазонах на тех же высотах регистрируются устойчивые отражения, носящие «зеркальный» характер. Учитывая достаточно малую инерционность КГ при температуре -25°С, следует ожидать, что, возможно,

-- имеет в 3-5 раз большие значения.

Д//

В седьмую главу диссертации включены материалы, относящиеся к разработке камер и стендов, позволяющих имитировать в лабораторных условиях ряд важных параметров свободной атмосферы и исследовать их влияние на показания радиозондов. Ввиду того, что вертикальные профили Т(Н) и ц(Н) могут иметь сложную структуру, особую значимость приобретают исследования динамических характеристик датчиков и определение связанных с этим погрешностей.

Описываются также разработанные автором специальные образцовые измерительные средства и методики, обеспечивающие метрологический контроль на различных стадиях процесса радиозондирования: от изготовления радиозондов в заводских условиях до перехода от его показании в процессе подъема к параметрам окружающей среды.

Описанию измерительной аппаратуры контроля, камерам и стендам посвящена обширная литература. В диссертации содержатся, в основном, оригинальные материалы, которые были получены лично автором либо совместно с сотрудниками н аспирантами, п особенности, описание тех камер и стендов, на которые получены авторские свидетельства на изобретения, которые нашли широкое применение при исследовании взаимодействия первичных преобразователей радиозондов с окружающей средой.

В таблице 3 представлены камеры, которые были разработаны в 11АО и применялись для решения вышеперечисленных задач. Гак, например, прецизионный воздушный термостат «Градус» обеспечивал высокую точность (до 0,ГС) измерения и поддержания температуры внутри камеры в широком диапазоне температур, а также возможность одновременного определения параметров значительного числа датчиков, а генератор «Диполь» впервые в лабораторной практике позволил создавать необходимый испытательный сигнал (скачок по относительной млажностм) при температуре окружающей среды до -50°С и разрежениях воздуха до 10 rila. Все камеры снабжены нормативно-технической документацией и прошли ведомственную или государственную метрологическую аттестацию и допущены к

применению н качестве образцовых средств измерений. Детальное описание указанных камер и еюндов приведено в моширлфии автора.

Таблица 3

Измерительные средства для исследования и прочерки статических и динамических

____характеристик первичных преобразователейрадиозондов__________

Нтиачеиие Температгра Влажность

Исслслананис статических харастернстнк изроло!нчсских датчиков ПВТ «Гралус», ЛБК «Солнце» ГВВ «МЛК-2» УГВВ «Облако»

Исследование дннамнчсскнх характеристик Л|>К «Солнце», установка «Каскал» УГВВ «Диполь» «Каскал»

Обеспечение проведения натурных н лабораторных испытаний ПТС - 5 мкм КГ «Торос»

Здесь же для примера приводится краткое описание, технические и метрологические характеристики наиболее интересного и сложного радиотехнического прибора - КГ «Торос», сыгравшего значительную роль в достижении целей, поставленных в данной работе.

Основным узлом данного класса приборов является охлаждаемое зеркало, температура поверхности которого поддерживается и измеряется с высокой точностью. Одним из важнейших параметров гигрометра «Торос» является его малая инерционность. Она существенно зависит от постоянной времени автоматической системы охлаждения (иа!рсванни) зеркала, которая тссно связана с системой определения его температуры и оптической системой, реагирующей на образование конденсата на поверхности зеркала.

Задача усложняется тем, что оптические свойства конденсата на поверхности зеркала при разных температурах различны. Система реагирует на начальную стадию этого процесса, быстро его устраняет и вновь готова к измерению.

Упрощенная функциональная блок-схема КГ «Торос» представлена на рис. 4.

Для градуировки и аттестации КГ «Торос» привлекались генераторы «Облако», «Полюс-II» и «Диполь». Результаты государственной метрологической аттестации представлены в таблице 4.

Показано, что погрешность в определении точки росы при положительных температурах не превышает 0,4°С, а при отрицательных 0,8°С. Постоянная времени при '^СС составляет 3 с, а при Т и -35°С около 18 с. В дальнейшем, за счет оптимизации режима работы КГ удалось еще уменьшить постоянную времени. При точке инея -57°С она составляла менее 10 с.

Таблица 4

Метрологические характеристики гигрометра «Торос»

Характеристика Значения характеристики

Диапазон измерения точки росы (инея), °С -80 ... +29

Диапазон рабочей температуры для первичного преобразователя, °С -70... +30

Относительная влажность анализируемой среды, % 5 ... 95

Диапазон рабоче! о давления, г! (а 10 1100

Скорость потока анализируемой среды, м/с - 1 -5

Основная абсолютная погрешность, не более: в области положительной точки росы, "С в области отрицательной точки росы, °С ± 0,4 ±0.8

Время установления показаний в нормальных условиях, не более, с 2

Время установки показаний на высоте 30 км„ с > 10

Ишенсние показаний при изменении температуры анализируемой среды на каждые 10 °С, не более, °С 0.1

Рис. 4. Функционсшышн схема КГ «Торос»

I - Источник модулированного света; 2 - Фотоприемник рассеянного света: 3 - Фотоприемник отраженного

счета: •! - Тоикопченочный терморезистор; 5 - 2-хкаскадный полупроводниковый микрохо'икЪиьник. 6 - Преобразователь К в (У; 7 ~ Уатипть в канале рассеянного спета; 8 - Усилитель в канак отраженного света, 9 - Модулятор осветителя, - Ю-Генератор прямоугольных импульсов,/-2000 Гч: II • Pc.ieepe.wnu коррекции, I "2 мин - 1.5 часа; 12 - Выпрямитель а канале рассеянного спета; 13 - Выпрямитель п канале отраженного спета; N - Схема «П-ИЕ»; 15 - Реле времени нагрева. I 15 с; 16- Индикатор «Нагрев»;

17 - Вычитающее устройство; 18- 10-ти разрядный двоичный счетчик; IV Триггер: 20 - Фильтр. 21 - Цифро-аналоговый преобразователь; 22- Дифференциатор; 23 - Суммирующий уститель разностного

сигнала; 24 - Индикатор «Папане»; 25 - Индикатор «Роса»; 26 - Компаратор «О»; 27 ~ Суммирующий усилитель; 28 - Ограничитель тока охлаждения; 29 - Мощный УНТ; 30 Схема защиты по температуре.

Заключение

1. Проведён критический анализ требований, предъявляемых различными потребителями к метеорологической информации, получаемой при сеченом температурно-влажностном радиозондировании атмосферы, включая точность измерения параметров среды, диапазон и точность высотой привязки, дискрешосгь измерений и т.д. Особое внимание обращено на возможное п> и необходимое п. выполнения рекомендаций Всемирной Мс1сорологической организации (ВМО), а тцкже удовлетворения запросов радиометеорологии, навигации и связи.

2. Определены и нормированы погрешности системы радиозондирования «ЛВК-1 (МЛРЛ) -МРЭ-ЗЛ», использующейся при стандартном радиозондировании на аэрологической сети Росгидромет и стран СНГ и сопоставлены с требованиями ВМО. Показано, что I очное п. радиозондирования еще далека от максимальных требований ВМО. Вместе с тем она не выходит за пределы, определяющие практическую ценность данных о температуре и влажности, необходимую многим потребителям метеоинформации. Полученные оценки погрешности радиозондирования рекомендовано использовать как «рациональные» нормы точности, гарантирующие достоверность и единство измерений на аэрологической сети РФ. Разработанная концепция оценивания погрешностей радиолокациошю-челемстрическон системы радиозондирования получала международное признание и рекомендована к широкому применению. Международные сравнения радиозондов различных стран показали, что отечественная система радиозондирования «ЛВК-1 -МРЗ-ЗЛ» является одной из лучших в мире, причём единственной системой, работающей с радиозондом, прошедшим I осуднре! венную метрологическую аттестацию как средство измерения.

29

3. С целью повышения информационных и точностных возможностей отечественной системы радиозондирования проведен детальный анализ физических процессов измерения температуры и влажности, позволивший выявить источники погрешностей и специфические особенности, свойственные «методу радиозондов», при использовании которого рассматриваются погрешности не отдельного радиозонда, а всей совокупности радиолокацнопно-тслемстрических систем радиозондирования как единого измерительного средства.

Отсутствие возможности комплексной имитации в лаборатории условий свободной атмосферы потребовало разработать тсоретнко-экспсрнментальиый метод поэлементной оценки составляющих погрешности измерений температуры и влажности с последующим вычислением общей погрешности.- Указанный метод является в настоящее время единственно возможным методом оценки достоверности измерений в свободной атмосфере, позволяющим не только определить общую погрешность радиозондирования на различных высотах в атмосфере, но и создать строгую систему метрологического обеспечения радиозонда как средства измерения.

4. Разработаны физические модели, при помощи которых можно описать поведение помещенного в атмосферу датчика, при воздействии на него таких факторов, как солнечная радиация и жндкокапельноя влага, а также предложен и развит теоретико-экспериментальный метод моделирования процессов взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой. Этот метод в сочетании с положениями теории вероятности обеспечивает возможность проведения анализа и исследования факторов, влияющих на результаты и точность измерений при радиозондировании, выделение и определение соответствующих метрологических характеристик первичных преобразователей радиозондов. Указанный метод позволил нормировать точность измерений температуры и влажности при радиозондировании атмосферы, и создать систему метрологического обеспечения радиозондирования, гарантирующую (при правильном соблюдении правил и норм, приведенных в методиках выполнения измерений и нормативно-технической документации на радиозонды) достижение указанной точности.

5. Исследования факторов, влияющих на точность измерения Т(Н) и <р(Н) при радиозондировании, позволили разработать метрологическое обеспечение и усовершенствовать методики измерений влажности и температуры свободной атмосферы для отечественной системы радиозондирования.

6. Проведены не имеющие аналогов эксперименты на свободных аэростатах (СА), при которых удалось одновременно поднять до высоты 30 км прецизионные высокочувствительные- и малоинерционные радиотехнические приборы, измеряющие влажность и температуру атмосферы,,совместно с серийными радиозондами. Это позволило не только впервые получить, сопоставить и проанализировать синхронно полученные в естественных условиях данные и подтвердить результаты теоретических расчетов величин и характера погрешностей, но также получить научные результаты, имеющие большую ценность и значимость для понимания физических процессов, протекающих в свободной атмосфере:

При помощи арестованных прецизионных малоинерционных приборов были зарегистрированы:

• слоистая структура атмосферы, в которой зоны высокой и низкой относительной влажности чередуются по мере повышения высоты. Переходы 01 зоны с высокой влажностью к зоне с низким ее значением могут не сопровождаться заметным изменением температуры воздуха. В одной и той же воздушной массе количество ярко выраженных таких зон может достигать 10-12;

• «тонкие слои» с очень низким содержанием водяного пара (относительная влажность ниже 5%) на высотах, превышающих 2-3 км, причем выше и ниже этих слоев влажность может достигать практически предельных значений 85-90%. Наличие таких зон подтвердили к самолетные исследования, проведенные с участием автора с аналогичными малоинерционными датчиками влажности. Как показали данные самолетных исследований.

укачанные сухие зоны имеют горизонтальную протяженность от 20 до 50 км и являются неким ант иподом облако» - «сухими облаками».

7. Сопоставление результатов расчетов общего содержания водяного пара Я, проведенного на базе показаний конденсаторного гигрометра «Торос» (Кк1) и радиозондового преобразователя влажности СДД (Ят) показало, что имеет место систематическое завышение влажности системой радиозондирования. При положительных температурах такое завышение 5 невелико, редко превышает 3-5%. При отрицательных тмпературах Т<-15°С 6 уже составляв! 25-30%, а при Т<-40°С 8 может достигать 200%. Т.е. данные, получаемые радиозондом (СДД) теряют смысл, в связи с чем погрешности при Т<-40°С не нормируются.

Значимость полученных результатов особенно велика при интерпретации данных, микроволновых радиометрических методов, которые предлагается применять для влажностного зондирования атмосферы.

8. Создан комплекс оригинальных испытательных камер и стендов, позволяющих имитировать различные условия свободной атмосфер!,I и неннформатшшые параметры, влияющие на точность радиозондирования. Камеры прошли ведомственную и Государственную метрологическую аттестацию. На разработанных камерах проведены широкие исследования различных типов измерительных преобразователей, позволившие подтвердить и нормировать систематические и случайные погрешности радиозондов, а также указать пути усовершенствования их конструкции и научно обосновать методику введения соответствующих поправок.

9. Результаты и выводы, полученные в ходе натурных исследований датчиков радиозондов, хорошо согласуются с данными, полученными в лабораторных условиях с помощью камер, имитирующих элементы реальной атмосферы. Таким образом, определены возможности различных типов существующих и разрабатываем),IX преобразователей, которые могут удовлетворить требованиям, предъявляемым к точности и дискретности измерений влажности и температуры со стороны радиолокации, радионавигации, радиогеодезии и связи.

10. Разработаны, защищен!,I авторскими свидетельствами, метрологически аттестованы малоинерционные конденсационные и оксидно-алюминиевые гигрометры, обеспечивающие высокоточные измерения влажности в верхней и нижней тропосфере в условиях низких температур при малой абсолютной влажности воздуха. Показана возможность их применения в качестве датчиков влажности, поднимаемых на свободных аэростатах, самолетах и радиозондах.

11. В результате исследования оптических параметров различных лакокрасочных материалов предложен оптимальный тип антирадиационного покрытия терморешетрон радиозондов в виде специально разработанной эмали ВЛ-548. Эн> аитнраднационное покрытие используется во всех типах' радиозондов, выпускаемых отечественной промышленностью. Данный вид антираднационных покрытий нашёл широкое применение во многих отраслях промышленности, включая космическую.

12. Проведенные научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы и организационные мероприятия, выполненные автором, обеспечили организацию производства собственных радиозондов в системе Росгидромета. Это позволило удешевит!, их производство, повысить качество, существенно сократить сроки внедрения'в оперативную службу новейших разработок в области радиозондирования.

13. В результат проведенных исследований и разрабоюк созданы научно-технические основы системы метрологического обеспечения радиозондирования на аэрологической сети РФ.

14. Роулькиы проделанной работы позволяют намеппь перепекший дальнейшего развития исследований и разработок, направленных на повышение информационных возможностей системы тсмпсратурно-влажностного зондирования атмосферы. В частности, необходимы:

• создание комплексной системы тсмпсратурно-влажностного радиозондирования на базе совместного использования радиозондов!,!х и дистанционных методов;

• модернизация радиотслеметрического канала радиозонда с целыо одновременной

непрерывной передачи данных о температуре и влажности;

• разработка и установка на радиозондах первичных преобразователей влажности, имеющих так\ю же малую инерционность, как и преобразователи температуры;

• переработка МВИ при радиозондировании с учетом не использованных до настоящего времени возможностей имеющихся первичных преобразователей, исследованных в настоящей работе, и привлечение новых современных преобразователей температуры и влажности, а также более полное использование возможностей современной вычислительной техники;

• разработка дешевого малогабаритного радиозонда для учащенного тропосферного зондирования атмосферы;

• разработка образцовых радиозондов па базе исследованных в работе термометра ПТС - 5 мкм и КГ «Торос».

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств, г. Екатеринбург, параграфы 1.1 и 1.2, раздел 2, Изд. УрО РАН, 2004 г., 596 с.

2. Фридзон М.Б. Оценка погрешностей измерений температуры и влажности при радиозондировании на аэрологической сети СССР. Метрология и гидрология, №5. М., 1989 г., с. 114-118.

3. Фридзон М.Б. Физическая модель погрешностей измерения температуры и влажности при радиозондировании атмосферы. Тр. НИИП, вып. 48, М., 1984 г., с. 24-37.

4. Фридзон М.Б. Метрологические характеристики первичных измерительных преобразователен влажности аэрологических радиозондов. -Измерительная техника,1984, № 9, с.58-59.

5. Фридзон М.Б. Образцовая установка для имитации атмосферных условий. Метеорология и гидрология, 1979. №3, с.97-102.

6. Фридзон М.Б. Исследование антирадиацнонных покрытий, применительно к методике измерения температуры радиозондами. Днсс. на соиск. уч. степени к.ф-м.н., ЦАО, 1968. -149с.

7. Фридзон М.Б. Некоторые результаты натурных исследований металлизированных тсрморсзисторов. Метеорология и гидрология, №10, М., 1966, с. 50-52.

8. Фридзон М.Б. Состояние и перспективы метрологического обеспечения измерений температуры и влажности при радиозондировании атмосферы. III Всесоюзная научно-техническая конференция <Метрологическое обеспечение народного хозяйства^-. Тезисы докладов. Секция 8. Таллин, 1982 г., с. 10-11.

9. Фридзон М.Б. К исследованию метрологических характеристик датчиков влажности сетевых радиозондов. /Труды ЦАО, вып. 168. - М„ 1990, с.48-56.

10. Фридзон М.Б. Спектральное альбедо металлизированных сфер и цилиндров в широком спектральном диапазоне. Тр. ЦАО, вып. 84, М., 1969 г., с. 92-96.

11. Фридзон' М.Б., Зайчиков Б.П., Балагуров A.M., Дозорцев А.Р. Исследование динамических погрешностей измерений температуры и влажности при аэрологическом зондировании атмосферы. Метрология, №9, М., 1986 г., с. 56-62.

12. Фридзон М.Б. К расчету теплового баланса термометрических элементов. /Труды ЦАО, ВЫП.83.-М., 1969, с.68-80.

13. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Хромова Н.В, О радиационных поправках при измерении температуры радиозондами. Метеорология и гидрология, 1988, № 6, с. 126-132.

14. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Балагуров A.M., Дозорцев А.Р. Динамические погрешности аэрологического зондирования атмосферы. - Метрология, 1987, №1, с.57-62.

15. Фридзон М.Б., Потёмкин И.Г. О метрологическом обеспечении радиозондирования. Final report of Commission for inst, and methods of observation (CIMO) on 2 session of the working group on upper-air technology basic to user needs. De Bilt, Netherlands, 17-21 sept.1984, preprint, 21 c.

16. Фридзон М.Б., Балагуров A.M. Некоторые результаты измерений влажности в

32

эксперименте <Полэкс-Север-76>. Сб. <Г1олэке-Ссвер-76> (научные результаты), ч. I. Л.. Гндрометнздат, 1979 г., с. 217-224.

17. Фридзон М.К.. Марфенко О.В., Зайчиков В.Г!., Балагуров Л.М.. Горбатова Э.С. Сравнительные испытания пленочных и оксидно-алюминиевых датчиков влажности при радиозондировании. Тр. ЦЛО, вып. 141, М., 1980 г., с. 80-85.

18. Фридзон М.Б., Ильясов С.Г., Тюрсв Е.П. Оптические характеристики аЬтирадиацнонной эмали, применяемой в аэрологических приборах. /Труды ЦЛО, выи. 141. -М., 1980, с.85-89.

19. Фридзон М.Б., Таланов В.Д., Балагуров А.М. Универсальный генератор влажного воздуха. Тр. НИИ ГМП, вып. 37, М., 1978 г., с. 16-25.

20. Фридзон М.Б., Таланов В.Д., Балагуров А.М. Исследование метода гигротсрмического равновесия для создания генератора влажности. Труды НИИ ГМП, 1976, вып. 33,с. 16-22.

21. Фридзон М.Б., Афанасьев В.А., Лебедев Г.Л. Датчик относительной влажности воздуха на основе кварцевого резонатора. Тр. ЦАО, вып. 118, М., 1974 г., с. 66-72.

22. Фридзон М.Б., Шолохова Н.Л. Оксидно-шноминисвыс датчики влажности для радиозонда. Тр. Всесоюзного семинара (совещания) по проблеме: <Современные методы получения и использования аэрологической информации и дальнейшие пути их развития.:», М., ЦАО, 1972 г., Тр. ЦАО, вып. 117,1976 г., с. 118-125.

23. Ильясов С.Г\, Красников В.В., Фридзон М.Б., Шляхов В.И. п/ред. Чаяновой Э.С. Методы измерения спектральных терморадиационных характеристик светорассенвающих материалов. - Тр. ЦАО, вып. 114 (монография), М., 1973 г., 72 с.

24. Фридзон М.Б., Шолохова Н,Л., Маликов В,А., Прохоров П.С., Коптслов Ю.К., Таланов В.Д. Генератор влажности по методу двух температур. Тр. ЦАО, 1972, вып. 111, с. 105-112.

25. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., Куракин В.И. Новые приборы для измерения радиационных потоков в атмосфере. - Метеорология и гидрология, №8, М., 1970, с. 84-89.

26. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., О некоторых особенностях измерений температуры радиозондами набольших высотах. - Тр. ЦАО, выи. 102, М., 1970, с. 130-138.

27. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., Костяной Г.Н., Ильясов С.Г. Спектральные характеристики пропускания полиэтилена. - Метеорология и гидрология, №9, М., 1969, с. 92-95.

28. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., Ильясов С.Г. Альбедо некоторых материалов и покрытий. -Метеорология и гидрология, 1969, № 8, с. 100-106.

29. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Влияние арматуры термоузла на тепловые ошибки терморезнстора радиозонда РКЗ. Тр. ЦАО, вып. 82, М„ 1969 г., с. 82-86.

30. Fridson M.В., Shlyakhov V.I. Some Features of température measurements by fadiosonde at very high altitude. Commission for instruments and methods of observation. Fight session. Versailles, 1969.

31. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., Богданов Р.И., Виноградова Л.М., Афанасьева Г.Д. К выбору антирадиационных покрытий термодатчиков. Метеорология и гидрология, №3, М„ 1968 г., с. 93-101

32. Фридзон М.Б., Ильясов С.Г., Красников В.В. О возможности комплексного определения радиационных свойств материалов. Метеорология и гидрология, №10, М., 1968 г., с.96-100.

33. Фридзон М.Б., Пахомова Л.А., Сслюков II.И., Горбатова Э.С. Спектральные характеристики отражения некоторых материалов. Метеорология и гидрология, №9, М.. 1967 г., с. 97-105.

34. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Кречмер М.В. Исследование эффективности различных покрытий терморезисторов радиозонда РКЗ. Труды ЦАО, вып. 74, М., 1966 г., с. 40-43.

35. Фридзон М.Б., Умяров Р.Я., Савитенко В.Н., Немировский И.Б., Шинкарснко А.Г., Гладков К.В. Цифровая радиотелеметрическая система для комплексных измерений параметров атмосфер),I. Всесоюзная научно-техническая конференция "«Современные методы и средства автоматического контроля атмосферного воздуха и перспективы их развития>. Тезисы докладов. Киев, 1987 г.. с. 57.

36. Фридзон М.Б., Балагуров А.М., Зайчиков Б.П., Кац А.П. Метрологические основы обеспечения единства измерений при радиозондировании атмосферы. III Всесоюзное совещание по теоретической метрологии. Тезисы докладов. 1986 г.. с. 138-140.

37. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Балагуров A.M., Дозорцев А.Р. Исследование динамических погрешностей измерений температуры и влажности при аэрологическом зондировании атмосферы. IV Всесоюзный симпозиум <Д1шамнческие измерениям Тезисы докладов. JI., 1984 г.. с. 229-232.

38. Фридзон М.Б., Пемнронский И.К., Балагуров A.M., Дубовиков Н.И. Образцовый конденсационный пирометр. VII Всесоюзная научно-техническая конференция <Достижсния и перспективы работ в области разработки и внедрения средств измерения влажности продукции предприятий агропромышленного комплекса и других отраслей народного хозяйствам Кутаиси, 1984 г., с. 327-328.

39. Фридзон М.Б., Дозорцев А.Р., Дубовиков Н.И., Подмнрнал O.A. О возможностях методов получения газа с заданной влажностью. Всесоюзное научно-техническое совещание по проблемам совершенствования аппаратурных средств и таблиц для определения рефракции электромагнитных волн в земной атмосфере. Тезисы докладов. Иркутск, 1984 г., с. 26-27.

40. Фридзон М.Б., Балагуров A.M., Нсмировскнй П.Б. Исследования метрологических характеристик конденсационного гигрометра, разрабатываемого в качестве образцового СИ. Всесоюзный семинар <Техническне средства для ГСКПО, ч. I. Обнинск, 1982 г., Тезисы докладов, с. 214.

41. Балагуров A.M., Беляев В.П., Дорошенко В.П.. Федынский A.B., Фридзон М.Б. Некоторые результаты сравнений самолетных гигрометров. Тр. ЦАО, вып. 158, М., 1985 г., с. 122-130.

42. Дозорцев А.Р., Фридзон М.Б. Образцовая установка для воспроизведения размера единицы относительной влажности. Ш Всесоюзное совещание по теоретической метрологии. Тезисы докладов. 1986 г., с. 171-172.

43. Дозорцев А.Р., Фридзон М.Б., Балагуров A.M., Зайчиков Б.П., Дубовннов Н.И. Характеристики и метрологическая аттестация универсального генератора влажности <Диполь>. Измерительная техника, №1,1988 г., с. 45-46

44. Горбатова Э.С., Зайчиков Б.П., Кузьмин Ю.И.. Телятникова И.В., Фридзон М.Б., Хромова Н.В. Оценки дополнительных погрешностей измерений температуры и влажности системой радиозондирования атмосферы. Ill Всесоюзная конференция по аэрологии <Соврсмснное состояние аэрологических исследований и наблюдений в СССР и использование аэрологической информации в службе прогнозов и народном хозяйствен Тезисы докладов. М., 1985 г., с. 77-80.

45. Лобынцсв В.ГТ., Норбсков Г.О., Насобин Б.А., Потемкин И.Г., Трифонов Г.П., Фридзон М.Б., Юрмаиов В.А. Малогабаритные аэрологические радиозонды типа МАРЗ. Ill Всесоюзная конференция но аэрологии «¡Современное состояние аэрологических исследований и наблюдений в СССР и использование аэрологической информации в службе прогнозов и народном хозяйством Тезисы докладов. M., 1985 г., с. 60-64.

46. Дозорцев А.Р., Дубовиков Н.И., Подмурпап О.И., Фиолетов В.Э., Фридзон М.Б. Анализ погрешностей методов получения газа с заданной влажностью. VII Всесоюзная научно-техническая конференция <Достнжсния и перспективы работ в области разработки и внедрения средств измерения влажности продукции предприятии агропромышленного комплекса и других отраслей народного хозяйствам Кутаиси, 1984 г., с. 321-322.

47. Кузьмин Ю.И., Потемкин И.Г., Фридзон М.Б., Юрмаиов В.А. Измерения длин и углов при аэрологическом радиозондировании атмосферы. Всесоюзное научно-техническое есминар-совсшапне <Внедрепие прогрессивных средств и методов размерного контроля точных измерений длин и угловМ Тезисы докладов, J1.. 1984 г., с. 101-102.

48. Дозорцев А,Р., Фридзон М.Б., Балагуров A.M. Универсальный генератор влажного воздуха <Д|шол1>. Измерительная техника, М„ И.С., 1986, №3, с.35-36.

49. Дубовиков Н.И., Дозорцев А.Р., Подмурная O.A., Фридзон М.Б. Анализ погрешностей методов получения газа с заданной влажностью. Измерительная техника М., И.С., 1986, Х°3,с. 33-34.

50. Матвиенко В.А., Фридзон М.Б., Гайнанов Х.Н. Метрологические характеристики измерительного преобразователя температуры аэрологического радиозонда. - Метрология,

1984, № I, c.50-56.

51. Балагуров Л.М., Дозорцев Л.P.. Зайчиков H.11.. Немировскнй И.К., Фридзон М.В. Комплексный жсперимеш но исследованию nuiрсишосюй ИЗМСроНИЯ icMiiepaiypi.i и шшжпости cciоным радиозондом. Второй всесоюзный семинар <Техннчсскио средства для государственной системы наблюдений и кон фоля природной среды (ГСК11С)>, Обнинск, 1983, Тезисы докладом, с. 138-139.

52. БалагуровА.М., Фридзон М.Б., Дозорцев Л.Р. К оценке постоянной времени сорбционных датчиков влажности. - Метеорология и гидрология, 1984, № 4, с.114-117.

53. Кузьмин Ю.И., Потемкин И.Г., Фридзон М.В. Метрологический анализ системы радиозондирования атмосферы. II Всесоюзная научно-техническая конференция: Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдения, контроля и оценки состояния окружающей среды, г. Казань, 1983, с.138-139.

54. Матвиенко В.Л., Фридзон М.Б., Гайнаков Х.Н. Метрологические характеристики датчика ' температуры аэрологическою радиозонда. Всесоюзный семинар -«Технические средства

для ГСКПС>, ч. I. Обнинск, 1982 г., Тезисы докладов, с. 214.

55. Балагуров A.M., Фридзон М.Б. Исследование функции влияния температуры на датчики влажности радиозонда РКЗ и возможности ей нормирования. Труды ЦАО, вып. 151, 1983, с.28-34.

56. Кондратов Г-Н., Соков И.А., Фридзон М.Б., Балагуров A.M., Зайчиков Б.П, Коптслов Ю.К., Таланов В.Д., Аттестация универсального генератора влажного воздуха <Облако>, Измерительная техника, № 4, 1979, с. 52-55.

57. Коптслов Ю.К., Таланов В.Д., Фридзон М.Б., Балагуров A.M. Исследование электрических схем замещения влажных диэлектриков. Извесжя <ВУЗ>, серия Энергетика, №11, М., 1975 г., с. 143-145.

58. Коптслов Ю.К., Таланов В.Д., Фридзон М.Б., Балагуров A.M. О точности работы генераторов паро-газопмх смесей, основанных на методе гигротсрмичсского равновесия. Известия ВУЗ, Энергетика. №7, 1975, с.133-135.

59. Зайчиков П.Ф., Зайчиков Б.П., Фридзон М.Б. Исследование теплового следа оболочки радиозонда. /Труды ЦАО, вып. 118. - М., 1976, с.28-32.

60. Маликов Б.А., Прохоров П.С., Фридзон М.Б., Шолохова Н.Л. Датчик влажности ОАД. 2ая Всесоюзная конференция по применению аэрозолей в народном хозяйстве. Одесса, 1972, с.56-57.

61. Афанасьева U.C.. Зайчиков Б.Г1., Фридзон М.Б. Имитации солнечного излучения с помощью ксеноновой лампы ДКС111-1 ООО. Труды ЦАО, 1972, вып. Ill, с.8-16.

62. Маликов Б.А., Прохоров П.С., Фридзон М.Б., Шолохова Н.П. Датчик влажности на основе оксидно-шпомииневых пленок. Юая Всесоюзная конференция по актуальным вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем. Материалы конференции, Одесса, I970i.,c.3l.

63. Ильясов С.Г., Красников В.В., Фридзон М.Б.. Шляхов В.И. Усовершенствование методики измерения радиационных характеристик светорассснвающих сред. - Метеорология и гидрология, №9, М„ 1970, с. 109-111.

64. Афанасьева Г.Д., Вшкчрадоиа Л.М., Ильясов С.Г., Фридзон М.В. Спектральная отражательная способность некоторых лакокрасочных покрытий в области спектра 0,2515,0 мкм. Лакокрасочные материалы и их применение, №4, М., 1969 г., с. 38-41.

65. Ланонов В.И., Лебедев В.В., Фридзон М.Б., Юрчук В.А. Результаты лабораторных и натурных испытаний динамических мостов с импульсным питанием применительно к аэрологическим измерениям. Тр. НИИ ГМП, вып. 19, М., 1968 г., с, 59-63.

Оригинальные технические идеи, разработанные в процессе работы по теме диссертации

защищены 17-ю авторскими свидетельствами на изобретения.

Соискатель Фридтои M. lî.

РНБ Русский фонд

2007-4 19888

19 НОЯ 2004

Введение

Глава I Общие сведения о радиотехнических методах определения стратификации атмосферы Земли

Ы.Радиозондовые методы зондирования атмосферы

Температура и влажность атмосферы и их пространственно-временная изменчивость

1.2.СВЧ-рефрактометрические и радиозондовые методы определения показателя преломления воздуха

1.3.Дистанционные радиотехнические методы влажностного и температурного зондирования атмосферы

Глава II Основные принципы построения радиотелеметрической информационноизмерительной системы радиозондирования атмосферы

2.1. Специфика измерений и требования к точности радиозондирования атмосферы

2.2. Постановка задачи исследования достоверности измерений с помощью системы радиозондирования атмосферы

2.3. Первичные измерительные преобразователи (датчики) температуры и влажности современных радиозондов

Глава III «Рассредоточенная» радиотелеметрическая система для измерения профилей температуры и относительной влажности свободной атмосферы на расстояниях до 300 км

3.1. Общие положения

3.2. Теория тепло-массообмена первичных преобразователей радиозонда со средой

3.3. Физическая модель перехода от выходного сигнала радиотелеметрической системы зондирования к действительным параметрам среды

Глава IV Достоверность радиозондовых методов измерения профилей температуры и влажности в свободной атмосфере до высот 35-40 км

Часть 1. Точность температурного радиозондирования атмосферы

4.1. Исследование метрологических характеристик первичных преобразователей температуры радиозонда

4.2. Влияние радиационных факторов на погрешности температурного канала системы радиозондирования атмосферы

4.3. Влияние смачивания датчика на выходной сигнал канала измерения температуры радиозонда

4.4. Динамические характеристики и динамические погрешности измерений температуры радиозондом

Часть 2. Исследование статических и динамических параметров канала измерения влажности системы радиозондирования

4.5. Статическая характеристика преобразования и пределы ее нахождения

4.6. Основная погрешность

4.7. Вариация выходного сигнала первичного преобразователя влажности

4.8. Влияние температуры на выходной сигнал канала измерения влажности радиозонда

4.9. Погрешность за счет неравенства температур датчика и среды, влияние смачивания

4.10. Исследование динамических параметров и динамических погрешностей канала влажности радиозонда

Глава V Применение импульсно-когерентной радиолокации для исследования движения эластичной оболочки во время полета в атмосфере

5.1. Исследование теплового следа оболочки

5.2. Влияние особенностей полета радиозонда на переход от его показаний к действительным параметрам среды

Глава VI Комплексные экспериментальные исследования достоверности измерений вертикальных профилей температуры и влажности при радиозондировании атмосферы

6.1. Точность измерений температуры системой радиозондирования атмосферы (систематические и случайные погрешности)

6.2. Точность измерений влажности системой радиозондирования атмосферы (систематические и случайные погрешности)

6.3. Натурные экспериментальные исследования системы телеизмерений температуры и влажности с помощью свободных аэростатов (СА)

6.4. Результаты экспериментов на СА и приложение полученных данных к решению задач дистанционного зондирования, распространения радиоволн, радионавигации и связи

Глава VII Разработка, исследование и метрологическая аттестация средств измерения и контроля параметров первичных преобразователей температуры и влажности радиозондов

Часть 1. Разработка образцовых средств для исследования статических и динамических характеристик первичных преобразователей радиозондов в лабораторных условиях

7.1. Образцовые средства для исследования и контроля статических характеристик первичных измерительных преобразователей радиозондов

7.2. Комбинированный метод воспроизведения единицы относительной влажности и его теоретическое обоснование

7.3. Генератор парогазовых смесей «Облако» и его государственная аттестация

7.4. Камера «Солнце» для исследования динамических и радиационных погрешностей радиозондов

7.5. Универсальный генератор влажного воздуха (УГВВ) «Диполь» для исследования ■динамических характеристик преобразователей влажности радиозондов и его государственная аттестация

7.6. Установка «Каскад» для определения и контроля динамических характеристик первичных преобразователей радиозондов в нормальных условиях

Часть 2. Разработка образцовых средств для проверки суммарных погрешностей радиотелеметрических измерений температуры и влажности в натурных условиях

7.7 Конденсационный гигрометр (КГ) «Торос» - образцовое малоинерционное радиотехническое средство для измерения влажности в широком диапазоне температур

7.8 Исследование точностных и динамических характеристик КГ «Торос»

7.9. Государственная метрологическая аттестация образцового конденсационного гигрометра «Торос»

7.10. Тонкопроволочный малоинерционный платиновый радиотермометр (ПТС - 5 мкм)

Объект исследования.

Современная радиолокационно-телеметрическая автоматизированная измерительная система радиозондирования атмосферы, повышение её информационных возможностей за счет определения действительной точности измерений в свободной атмосфере, выделения и нормирования ее метрологических характеристик (МХ), создания комплекса методик и аппаратуры для их исследования, испытаний и поддержки на заданном уровне.

Актуальность проблемы.

Данные о температурно-влажностной стратификации атмосферы необходимы для многих отраслей народного хозяйства и обороны страны. С развитием науки и техники требования к точности и дискретности данных о вертикальном распределении температуры и влажности в атмосфере резко возрастают. Расширяется интерес к тонкой структуре поля метеоэлементов и их пространственно - временной изменчивости. Решение этих задач требует создания более совершенной техники и методов измерений, повышения их оперативности и точности.

В настоящее время наряду с развитием традиционных радиозондовых методов, ведутся активные исследования в области дистанционных радиофизических и оптических методов определения тех же параметров атмосферы при помощи средств активной и пассивной локации в микроволновом и оптическом диапазоне длин волн. Предполагается, что измерения можно проводить как с поверхности Земли, так и с геостационарных и низкоорбитальных искусственных метеорологических спутников.

Дистанционные системы зондирования позволяют устранить ряд принципиальных недостатков, присущих радиозондовым системам: получать практически непрерывные данные о температуре, влажности, давлении воздуха, параметрах ветра и их пространственном распределении, сократив сроки получения вертикального разреза атмосферы, которые в настоящее время для многих потребителей недопустимо велики. 3

К началу 70х годов стало ясно, что развитие дистанционных методов зондирования потребует новых подходов и дальнейшего совершенствования радиозондовых методов. Наметившиеся уже тогда расхождения результатов измерений теми и другими методами начали тормозить дальнейшее развитие дистанционных методов. В то же время, дистанционные и традиционные радиозондовые системы зондирования не заменяют одна другую. Многие годы, а может быть и всегда, они будут сосуществовать, дополняя друг друга.

Поэтому возникла необходимость создания такой системы радиозондирования, в которой данные о параметрах атмосферы, полученные при помощи контактных датчиков, служили бы опорой для функционирования и развития дистанционных методов.

Перед Центральной Аэрологической Обсерваторией Росгидромета (ЦАО) была поставлена задача по созданию новой оперативной системы радиозондирования. Она включала разработку и метрологическую аттестацию радиозондов. Особое внимание уделялось оценке достоверности получаемой информации о термодинамическом состоянии атмосферы, повышению точности и надежности радиозондирования.

Эта работа оказалась сложной, трудоемкой, потребовавшей больших финансовых затрат, связанных с разработкой новых материалов, приборов, оборудования, проведения лабораторных и натурных исследований и испытаний. Особое место занимают теоретические исследования, позволяющие принимать осознанные компромиссные технические решения, удовлетворяющие противоречивым требованиям различных потребителей метеоинформации.

Главное требование к этой разработке состояло в том, чтобы при сохранении высокой точности измерений максимально уменьшить стоимость радиозонда, являющегося прибором разового использования. Это требование исключало возможность применения в радиозонде сложных схем и дорогих элементов. Вместе с тем предполагалось, что можно пойти на определенное усложнение наземной радиолокационной техники и вычислительного комплекса радиозондовой системы.

Особые и специфические требования к данным о вертикальных профилях влажности и температуры кроме службы прогнозов погоды и климатологии предъявляют авиация, радиолокация, радионавигация, связь, наука о распространении радиоволн.

Составление справочника по стандартной радиоатмосфере для территории бывшего СССР является давно назревшей, но далеко еще не решённой задачей. В этом направлении большой объём работ был выполнен в ИРЭ АН СССР и в ряде специализированных организаций, включая ЦАО. К сожалению, эти работы не были завершены.

Для построения стандартной радиоатмосферы только рефрактометрических данных и прямых измерений показателя преломления п в атмосфере недостаточно. При помощи рефрактометра получить массовый статистический материал невозможно, поэтому стандартная радиоатмосфера создаётся, в основном, на базе данных радиозондирования. Для определения показателя преломления на разных высотах особенно важны сведения об абсолютной влажности воздуха а. Именно влажность в радиодиапазоне вносит основной вклад в показатель преломления воздуха и его вариации. Вместе с тем, погрешности определения влажности при радиозондировании, особенно при отрицательных температурах, велики и слабо изучены.

Важно, чтобы в справочнике по стандартной радиоатмосфере были представлены сведения о вероятности появления на различных высотах Н слоёв с указанием максимальных значений вертикальных градиентов показателя преломления Дп/ДН, а также о зависимостях Дп/ДН для различных высот от климатических зон, синоптической ситуации, сезона и времени суток.

Теория, на базе которой проводятся расчёты ослабления (поглощения) микрорадиоволн в атмосфере, требует прямых измерений высотных профилей температуры, влажности, давления.

Для расчёта п, Дп, Дп/ДН и их зависимости от высоты и погодных условий необходимо, чтобы первичные преобразователи*радиозондов были досконально изучены и существовала возможность в зависимости от решаемой задачи производить замену стандартных преобразователей на другие, более точные и малоинерционные.

Обратим внимание на то, что информация, полученная при помощи радиозондов, необходима и для специалистов, работающих в области создания беззондовых (радиофизических) методов определения указанных выше параметров. Необходимые им «опорные» данные о Т(Н) и а(Н) можно получить только опираясь на существующую в гидрометеослужбе сеть радиозондирования. Однако, в этом случае требования к метрологическому обеспечению радиозондирования резко возрастают.

Для выполнения требований, которые предъявляют к метеоинфомации радиолокация, радионавигация и связь, а также для внедрения в оперативную практику и дальнейшего развития дистанционных методов зондирования атмосферы необходимо, как минимум, исследовать точность измерений при

ПП установке различных типов метеопараметров системой радиозондирования атмосферы.

Уменьшение систематических и случайных погрешностей, возникающих в системе «первичные преобразователи - телеметрия - радиолокатор -вычислительный комплекс» при переходе от показаний радиозондов к параметрам окружающей среды, является актуальной задачей, далекой от своего окончательного решения.

Трудности резко возрастают при решении задачи превращения радиозондового комплекса в метрологически аттестованную измерительную систему с гарантированной точностью измерений температуры и влажности на различных высотах.

Сложность выполнения поставленной задачи состоит в том, что измерения при радиозондировании производятся в необычайно жестких условиях свободной атмосферы, а достаточно полная имитация атмосферных условий в лаборатории практически невозможна. Теоретические модели, описывающие физические процессы взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой, достаточные для проведения вычислений погрешностей измерений температуры и влажности с определенной достоверностью также отсутствуют.

Цели работы.

Целью настоящей работы является разработка методических основ и определение достоверности измерений основных термодинамических параметров атмосферы с помощью радиотехнических средств прежде всего радиозондовыми методами, а затем и методами дистанционного зондирования и превращение отечественной оперативной системы радиозондирования в современный автоматизированный измерительный комплекс с гарантированной точностью измеряемых метеопараметров.

Для достижения цели, поставленной в работе, необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести критический анализ требований, предъявляемых различными потребителями к радиозондовой информации, включая точность измерения параметров среды, точность привязки по высоте, дискретность измерений и т.д.

2. На основе анализа результатов, полученных различными авторами, разрабатывающими методики дистанционного зондирования, определить требования, предъявляемые ими к радиозондовым системам и оценить возможность их выполнения на существующей аэрологической сети гидрометеослужбы России и стран СНГ.

3. Детально исследовать элементную базу, которую можно использовать в качестве первичных преобразователей температуры и влажности, оценить их достоинства и недостатки, а также целесообразность применения в радиозондовых измерительно-информационных системах.

4. Разработать модели и провести с их помощью теоретические исследования, позволяющие учесть результаты взаимодействия первичных преобразователей радиозондов со средой, в которой они находятся.

5. Получить соотношения, описывающие воздействие на радиозонды таких внешних факторов, как коротковолновое и длинноволновое излучение и смачивание жидкокапельной влагой, существенно влияющих на тепловой баланс первичных преобразователей радиозондов.

6. Разработать методические основы и наметить пути усовершенствования первичных преобразователей влажности и температуры, которые обеспечивали бы снижение инерционности и повышение точности измерений при радиозондировании, особенно при отрицательных температурах.

7. Создать испытательные стенды и камеры, имитирующие рабочие условия радиозондирования. Особое внимание должно быть обращено на оснащение испытательных камер прецизионными малоинерционными и высокочувствительными радиотехническими приборами. Стенды и камеры должны пройти Государственную или ведомственную метеорологическую аттестацию в качестве образцовых средств измерений. Только в этом случае их можно использовать для исследования и нормирования метрологических характеристик радиозондов в плане решения поставленных выше задач.

8. Научно обосновать методику экспериментальных исследований радиозондов в реальных условиях применения.

9. Провести натурные исследования и испытания системы радиозондирования и выдать рекомендации, касающиеся сопряжения первичных преобразователей с радиотехнической частью радиозонда и наземного радиолокационного комплекса, включая его программное обеспечение.

10. Провести сравнение и анализ теоретических расчетов и результатов испытаний радиозондов в натурных условиях и подтвердить или уточнить полученную информацию о достоверности измерений при радиозондировании атмосферы.

11. Разработать и метрологически аттестовать новые приборы, способные проводить высокоточные измерения температуры и влажности воздуха в условиях низких температур и давлений, и с их помощью провести лабораторные и натурные исследования стандартных радиозондов.

12. Разработать методику позволяющую учесть возникающие при температурно-влажностном радиозондировании систематические и случайные ошибки; разработать методические указания, при использовании которых в оперативной службе радиозондирования можно гарантировать достижение установленных норм точности измерений.

13. Провести комплекс работ, связанных с внедрением разработанных методик заводской и предполетной поверки радиозондов на предприятиях, выпускающих радиозонды и оперативных аэрологических станциях.

14. С учетом полученных поправок к результатам зондирования стандартной радиотелеметрической системой провести обработку ряда совместных измерений параметров атмосферы дистанционным и контактным методами и исследовать степень их соответствия.

Научная новизна.

Впервые в практике радиозондирования атмосферы на основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и натурных условиях, разработан и научно обоснован метод перехода от показаний первичных преобразователей температуры и влажности, работающих в условиях свободной атмосферы при различных погодных условиях, времени суток и высотах, непосредственно к параметрам окружающей их среды с указанием погрешностей такого перехода и способов учёта систематических и случайных погрешностей, связанных с этой операцией.

Разработаны научно-методические основы проведения исследований достоверности измерений в свободной атмосфере с помощью радиоэлектронных измерительных систем, к каковым относится система, используемая в настоящее время на оперативной сети радиозондирования нашей страны.

Научно обоснованы, вычислены и экспериментально подтверждены величины систематических погрешностей измерений температуры и влажности в свободной атмосфере методом радиозондов. Существенно уточнены и конкретизированы величины случайных погрешностей радиозондирования.

Создан и аттестован Госстандартом РФ комплекс испытательных стендов и камер, обеспечивающих предельно возможную в настоящее время имитацию температурно-влажностного режима атмосферы на различных высотах.

Проведены натурные эксперименты при подъёмах на свободных аэростатах до высот 30-35 км радиозондов, а также датчиков температуры и влажности, включая малоинерционные и прецизионные, позволившие оценить итоги расчетов, моделирования и лабораторных исследований этих датчиков, а также скорректировать величины поправочных коэффициентов, уменьшающих систематические погрешности, связанные с переходом от их показаний к параметрам окружающей среды. Показаны новые возможности использования радиозондовой информации для усовершенствования и аттестации методов и средств дистанционного зондирования атмосферы путем сопоставления данных дистанционного зондирования с данными метрологически аттестованных радиозондов, имеющих оцененную и нормированную точность измерений.

Выполненные работы позволили провести Государственную аттестацию не только разработанных лабораторных стендов и камер, имитирующих условия радиозондирования, но и аттестовать отечественные радиозонды в качестве средств измерений с выделением и нормированием метрологических характеристик радиозондов, гарантированным и метрологически обоснованным уровнем точности измерений на различных высотах таких важнейших параметров атмосферы как температура и влажность.

Личный вклад автора:

1. Разработана методология оценивания достоверности радиозондирования атмосферы с помощью радиотелеметрических измерительных систем, используемых на аэрологической сети РФ и стран СНГ.

2. Получены теоретические соотношения, позволившие разработать методику определения систематических и случайных ошибок, вызванных влиянием на результаты радиозондирования радиационных факторов, смачивания атмосферными осадками поверхности первичных преобразователей, а также учёта иных факторов, влияющих на точность определения температуры и влажности воздуха при радиозондировании атмосферы.

3. Исследованы спектральные коэффициенты отражения различных материалов и покрытий, разработано оптимальное антирадиационное покрытие для первичных преобразователей радиозондов - спецэмаль ВЛ-548. Покрытие применяется во всех типах отечественных радиозондов.

4. Разработаны и аттестованы прецизионные первичные преобразователи температуры и влажности, позволившие в лабораторных и натурных условиях провести детальное исследование оперативной системы радиозондирования атмосферы.

5. Научно обоснованы и определены величины радиационных поправок, а также систематических составляющих и доверительные интервалы случайных погрешностей радиозондирования с заданной вероятностью.

6. Разработан и изготовлен под руководством и с участием автора не имеющий аналогов комплекс камер и стендов, прошедший метрологическую аттестацию в органах Госстандарта РФ, а также полный набор техдокументации, позволяющий осуществить тиражирование установок.

7. Проведены натурные эксперименты на свободных аэростатах с набором радиозондов, а также стандартных и образцовых преобразователей температуры и влажности, позволившие не только обосновать и осознанно подойти к конструированию первичных преобразователей для радиозондов, а также наметить пути их дальнейшего усовершенствования, но и получить ряд научных результатов, имеющих большое значение для понимания физических процессов, происходящих в свободной атмосфере. В частности, автором уточнены классические зависимости Ш=/(Яе) для тел неправильных геометрических форм, поднимаемых на радиозондах.

8. Составлены программы испытаний новых типов радиозондов, с участием автора во всех этапах этих испытаний, в том числе и государственных, внедрены на заводах-изготовителях и на аэрологической сети различные поколения радиозондовых систем.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволяющие обеспечить повышение, нормирование и гарантию определенной точности измерений температуры и влажности с помощью существующей в нашей стране оперативной автоматизированной радиолокационно-телеметрической системы радиозондирования атмосферы до максимально возможных высот в дневное и ночное время суток.

2. Величины систематических и случайных погрешностей системы радиозондирования как типа средств измерений в свободной атмосфере до высот 40 км.

3. Методы определения и контроля точностных параметров первичных преобразователей температуры и влажности в статических и динамических режимах на специально разработанных стендах и камерах, имитирующих различные условия в атмосфере при радиозондировании.

4. Антирадиационное покрытие первичных преобразователей температуры радиозондов и величины радиационных поправок к показаниям отечественных радиозондов.

5. Камеры и стенды, оснащённые прецизионными приборами, либо воспроизводящие единицу относительной влажности, прошедшие ведомственную и государственную метрологическую аттестацию.

6. Результаты натурных экспериментов по сравнению стандартных и образцовых датчиков температуры и влажности при подъёме комплекса радиоаппаратуры на свободных аэростатах до высоты 30-35 км.

7. Методы создания объемов воздуха с заданными параметрами по влажности и температуре и установки, позволившие определять и контролировать характеристики радиозондовых преобразователей, новизна которых защищена авторскими свидетельствами.

8. Результаты теоретических и лабораторных исследований первичных преобразователей радиозондов, позволившие с одной стороны выявить, определить и нормировать значения метрологических характеристик (МХ) радиозондов, а с другой - наметить пути их дальнейшего усовершенствования.

9. Оценка возможности удовлетворения требований к метеоинформации, получаемой с помощью радиозондов со стороны авиационной и космической метеорологии, дистанционного зондирования, навигации, связи.

10. Расчетно-экспериментальный метод оценивания точности измерений температуры и влажности в свободной атмосфере контактными методами до высот 40 км.

11. Результаты анализа совместных измерений метеопараметров в свободной атмосфере дистанционным и радиозондовым методами.

Внедрение.

1. Результаты работы легли в основу создания поверочной аппаратуры и ряда методических указаний и инструкций, которые в течении многих лет используются на заводах изготовителях радиозондов, а также в оперативной аэрологической службе Росгидромета.

2. На предприятиях изготовителях радиозондов внедрено спецпокрытие -эмаль ВЛ-548, внедрена разработанная автором методика и аппаратура контроля радиационных свойств антирадиационных покрытий преобразователей температуры, позволившая нормировать радиационные поправки к показаниям радиозондов. Разработана с участием автора и внедрена в производство методика градуировки датчиков температуры в минимальном числе точек и с минимальной погрешностью.

3. Рекомендации для отечественной сети радиозондирования, которые позволяют учесть систематические погрешности при подъёме радиозонда до больших высот и значительных удалений.

4. Созданы, аттестованы и внедрены в научно-исследовательскую практику камеры и стенды, позволяющие максимально возможно имитировать условия свободной атмосферы.

5. Проведённые работы позволили провести Государственную аттестацию радиозондов с указанием гарантированной точности измерений температуры и влажности на разных высотах.

6. Результаты работы широко применяются в оперативных и научных учреждениях гидрометеослужбы, занимающихся численным прогнозом погоды, а также радиотехнической промышленности при разработках новой радиоизмерительной техники и методов зондирования атмосферы.

7. Разработанные научно-технические основы метрологического обеспечения радиозондирования атмосферы использованы при создании «Положения о метрологическом обеспечении радиозондирования атмосферы» Росгидромета.

Апробация работы.

Материалы, полученные автором, широко известны общественности. Они отражены в 121 публикации автора, включая 17 авторских свидетельств на изобретения, 2 монографии, 104 статьи в научных журналах, сборниках трудов всесоюзных конференций, симпозиумов, совещаний, а также десятках отчётов по НИР и ОКР, методических указаниях и инструкциях, которые в течении многих лет определяют порядок изготовления, поверки и градуировки различных оперативных радиозондовых систем, включая и экспериментальные.

Результаты работы докладывались на следующих всесоюзных конференциях и симпозиумах:

Всесоюзная научно-техническая конференция «Современные методы и средства автоматического контроля атмосферного воздуха и перспективы их развития» (Киев, 1987 г.), III Всесоюзный симпозиум «Метеорологические исследования в Антарктике» (Ленинград 1987 г.), III Всесоюзное совещание по теоретической метрологии (Ленинград, 1986 г.), III Всесоюзная конференция по аэрологии «Современное состояние аэрологических исследований и наблюдений в СССР и использование аэрологической информации в службе прогнозов и народном хозяйстве (Москва, 1985 г.), IV Всесоюзный симпозиум «Динамические измерения» (Ленинград, 1984 г.), VII Всесоюзная научно-техническая конференция «Достижения и перспективы работ в области разработки и внедрения средств измерения влажности продукции предприятий агропромышленного комплекса и других отраслей народного хозяйства» (Кутаиси, 1984 г.), X и XII Всесоюзные совещания по актинометрии (Москва, 1979; Иркутск, 1984 г.), Всесоюзное научно-техническое семинар-совещание «Внедрение прогрессивных средств и методов размерного контроля точных измерений длин и углов» (Ленинград, 1984 г.), I, II, III Всесоюзные семинары

Технические средства для Государственной системы наблюдений и контроля природной среды (ГКСП)» (Обнинск, 1981, 1982, 1983 гг.), Всесоюзное научно-техническое совещание «Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред» (Тбилиси, 1980), Всесоюзное научно-техническое совещание «Влагометрия промышленных материалов и сельскохозяйственной продукции» (Минск, 1978 г.), Всесоюзное научно-практическое совещание по проблемам совершенствования аппаратурных средств и таблиц для определения рефракции электромагнитных волн в земной атмосфере (Иркутск, 1984 г.), II Всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдений, контроля и состояния окружающей среды» (Казань, 1983 г.), III Всесоюзная научно-техническая конференция «Метеорологическое обеспечение народного хозяйства» (Таллин, 1982 г.), II Всесоюзный симпозиум «Физиологические и климатические проблемы адаптации организма человека и животного к гипоксии, гипертермии, гиподинамии и неспецифические средства восстановления» (Москва, 1978 г.), X Всесоюзная конференция по актуальным вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем (Одесса, 1970 г.), II Всесоюзная конференция по применению аэрозолей в народном хозяйстве (Одесса, 1972 г.), Всесоюзный семинар (совещание) «Современные методы получения и использования аэрологической информации и дальнейшие пути их развития» (Москва, 1976 г.).

Работы автора [2] и [3] переведены Allorton Press Inc на английский язык и используются в научных учреждениях США, занимающихся вопросами радиозондирования.

Материалы, полученные в диссертации докладывались в ряде международных организаций и получили признание Комиссии по приборам и методам измерений Всемирной Метеорологической Организации (ВМО).

Представленная диссертация является логическим продолжением и развитием идей, заложенных ее автором в кандидатской диссертации, защищенной в 1969 г., направленной на повышение точности измерений температуры в свободной атмосфере при помощи средств радиозондирования.

Материалы, содержащиеся в докторской диссертации базируются на результатах, опубликованных в более чем 120 научных работах и изобретениях, выполненных лично автором, либо совместно с сотрудниками и аспирантами. Эти работы направлены на решение важной научной и практической проблемы: создания оперативных технических средств, обеспечивающих при помощи радиолокационно-телеметрического радиозондового комплекса получение информации о вертикальном распределении метеопараметров в атмосфере в любых климатических зонах, погодных условиях, сезонах года и времени суток с известной и гарантированной точностью.

В работе использованы также материалы тех методических указаний и инструкций, которые были составлены автором или с его участием, и используются не только на оперативной сети радиозондирования гидрометслужбы РФ, но и многими метеорологическими службами других стран, входящими во Всемирную Метеорологическую организацию при ООН.

Содержащиеся в диссертации результаты исследований изложены в 7 главах.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, ее научная и практическая значимость.

В разделе заключение и рекомендации формулируются итоги работы, а также даются рекомендации по дальнейшему совершенствованию системы зондирования атмосферы.

Выводы: вероятно, уже на стадии производства следует производить сортировку датчиков, в первую очередь по тому, как они реагируют на изменения влажности именно в этом температурном интервале.

191

Большой научный интерес представляют результаты исследований физических процессов, происходящих в свободной атмосфере, приводящих к резким изменениям влажности в атмосфере и причин, которые приводят к таким изменениям влажности воздуха в тонких слоях без существенного изменения их температурного режима.

Ценность и научная значимость данных, полученных в результате аэростатных экспериментов, становится особенно весомой в связи с разработкой и развитием дистанционных радиофизических методов и средств зондирования атмосферы.

Совместная обработка данных, полученных с помощью прецизионной аппаратуры и стандартного радиозонда, позволила исследовать и оценить достоверность получаемой при помощи радиозондов информации о вертикальном распределении температуры и влажности, проверить и уточнить величины погрешностей радиозондирования, определенные описанным выше теоретико-экспериментальным методом. Особую ценность представляет сопоставление данных, полученных прецизионными малоинерционными метрологически аттестованными приборами с данными, полученными стандартными радиозондовыми датчиками. Так как подъемы проводились в дневное и ночное время, то особый интерес представляет анализ результатов, полученных в этих экспериментах, относящийся к влиянию длинноволновой радиации, имитацию которой на показания датчиков в лабораторных условиях осуществить практически невозможно.

Базируясь на результатах измерений Т(Н) и ср(Н) на СА были рассчитаны вертикальные профили абсолютной влажности а(Н) и показателя преломления М(Н). Для этой цели использовались соотношения, приведенные в первой главе диссертации (1.6) и (1.13). Расчеты были выполнены, базируясь на данных, полученных как при помощи прецизионных датчиков температуры и влажности, так и данных синхронных измерений тех же параметров атмосферы, но полученных при помощи стандартных датчиков, которые входят в состав радиозонда.

192

Результаты таких расчетов представлены на рис. 6.8 (а, б, в, г, д, е). Конденсационный гигрометр, имея значительно меньшую постоянную времени, большую чувствительность, по сравнению с пленочным датчиком, позволяет получить более «тонкую» структуру вертикального профиля влажности.

В свободной атмосфере были обнаружены зоны с высокой и низкой влажностью («сухие» и «влажные» зоны). Показано, что они встречаются достаточно часто и вероятность их появления («градиент» влажности составляет более -) летом в ночные и в утренние часы практически

100Л/ одинакова.

Область перехода от «сухой» зоны к «влажной» и наоборот, по данным наших измерений, практически одинакова. Учитывая, что СА поднимаются со скоростью 5-6 м/с, а время переходного процесса конденсационного гигрометра по уровню ЪХ составляет при температурах ниже -10.-15°С не более 15 с, вполне вероятно, что в свободной атмосфере могут устойчиво существовать области, у которых «переходной» слой составляет несколько метров, а «градиент»

А<р относительной влажности в них достигает долей процента или процент на

АН метр.

Обратим внимание еще на одно обстоятельство. Переход от воздушной массы с одной влажностью к другой как правило сопровождается некоторым изменением температуры. Однако, такого перепада температуры во многих случаях при помощи высокочувствительного и малоинерционного платинового термометра ПТС не было зарегистрировано (рис. 6.8 д).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведён критический анализ требований, предъявляемых различными потребителями к метеорологической информации, получаемой при температурно-влажностном зондировании атмосферы, включая точность измерения параметров среды, диапазона и точности высотной привязки, дискретности измерений и т.д. Особое внимание обращено на возможность и необходимость выполнения рекомендаций Всемирной Метеорологической организации (ВМО), а также удовлетворения запросов радиометеорологии, навигации и связи.

2. С целью повышения информационных и точностных возможностей отечественной системы радиозондирования проведен детальный анализ процессов измерения температуры и влажности, позволивший выявить источники погрешностей и специфические особенности, свойственные «методу радиозондов», при использовании которого исследуются погрешности не отдельного датчика, а всей их совокупности как единого измерительного средства.

Отсутствие возможности комплексной имитации в лаборатории условий свободной атмосферы потребовало разработать теоретико-экспериментальный метод поэлементной оценки достоверности с последующим вычислением общей погрешности и доказать, что он является единственно возможным для решения поставленных задач. Этот метод обеспечивает возможность проведения анализа и исследования факторов, влияющих на результаты и точность измерений при радиозондировании, выделение и определение соответствующих

1. ГОСТ 1.25-76 . ГСС. Метрологическое обеспечение. Основные положения. -М.; Изд-во стандартов, 1983. 11с.

2. Решетов В.Д. Требования к точности измерений, разрешению в пространстве и во времени для информации о состоянии атмосферы // Труды ЦАО. Вып.133. М., 1978. С.55-65.

3. Добрышман Е.М. Требования к точности и частоте гидрометеорологической информации // Метеорология и гидрология. 1968. №11. С.40-45.

4. Guide to meteorological instrument and observing practices. // WMO. 1984. No.6. 600 p.

5. ГОСТ 8.010-72. ГСИ. Общие требования к стандартизации и аттестации методик выполнения измерений. М.; Изд-во стандартов, 1983. Зс.

6. Молчанов П.А. О точности зондирования атмосферы методом радиозондов // Метеорология и гидрология. 1936. № 2,. С.30-41.

7. Зайчиков П.Ф. Метод «тройного контроля» и его применение для исследования точности радиозондов // Труды ЦАО. Вып. 16. М., 1956. С. 10-15.

8. Зайчиков П.Ф. Некоторые дополнения к методу «тройного контроля». Точность независимых способов определения высоты поднимаемой системы // Труды ЦАО. Вып.60. М., 1964. С.22-26.

9. Решетов В.Д. Изменчивость метеорологических элементов в атмосфере. JL; Гидрометеоиздат, 1973.215с.

10. Заварина М.В. О рациональном размещении сети аэрологических станций // Труды ГГО. Вып.4 (66). JL, Гидрометеоиздат, 1947.

11. Марфенко О.В. Случайные ошибки измерений метеоэлементов в свободной атмосфере радиозондами A-22-III и РКЗ-1А // Труды ЦАО. Вып.43. М., 1962. С.35-41.

12. Шметер С.М. Случайные ошибки измерения температуры и давления воздуха в свободной атмосфере с помощью гребенчатых радиозондов // Труды ЦАО 1954. Вып. 13. С.40-56.

13. Решетов В.Д. Основы анализа брака температурного зондирования, обнаружения по картам барической топографии: метод, указания ЦАО. Вып.13. М.: Гидрометеоиздат, 1954. 27с.

14. Гапдин J1.C. Объективный анализ метеорологических полей. JL: Гидрометеоиздат, 1963. 278 с.

15. Марфенко О.В. Точность температурно-ветрового зондирования // Тр. Всесоюз. научн. метеорол. совещания. JL: Гидрометеоиздат, 1963, Т. IX. с.118-124.

16. Бин Б. Р., Даттон Е. Дж. Радиометеорология // Гидрометиздат. JI. 1971.

17. РешетовВ.Д. Требования к точности радиозондирования атмосферы // Труды ЦАО. Вып.151. М., 1983. с.3-7.

18. Наблюдения на гидрометеорологической сети СССР. Определение понятий гидрометеорологических элементов и оценка точности наблюдений / Под ред. О.А.Городецкого. JL: Гидрометеоиздат, 1970. 92 с.

19. Буланова J1.K., Кокин Г.А., Перов С.П., Русина В.Я. Некоторые результаты разработки метода измерения температуры высоких слоев атмосферы с помощью микротермосопротивлений // Труды ЦАО. Вып.77. М., 1967. с.3-16.

20. Решетов В.Д. О радиационном перегреве гребенчатого радиозонда и его влиянии на результаты зондирования атмосферы //Труды ЦАО. Вып.24. М., 1958. с.59-71.

21. Глаголев Ю.А. Возможности измерений температуры свободной атмосферы с помощью тонкого термометра сопротивления на шарах до высот 30-35км // Труды ЦАО. Вып.37. М., 1960. с.62-79.

22. Глаголев Ю.А., Арбузова В.Н. Модель теплового режима бусинковых датчиков в свободной атмосфере // Труды ЦАО. Вып.102.'М., 1971. с.118-129.

23. Пахомов Л.А., Пинус Н.З., Шметер С.М. Аэрологические исследования изменчивости коэффициента показателя преломления атмосферы для ультракоротких радиоволн // Гидрометиздат. JI. 1960,160 с.

24. Зайчиков П.Ф. Методика определения радиационных поправок к показаниям температуры радиозондами A-22-III, РКЗ-1 и РЗ-049 по данным разностей температуры «день минус ночь» //Труды ЦАО. Вып.43. М., 1962. с. 10-21.

25. Марфенко О.В., Маркелова К.И. Результаты исследования радиационных ошибок радиозонда РКЗ с термистором в условиях полёта // Труды ЦАО. Вып.67. М., 1965. с.24-30.

26. Гордов А.Н., Егоренков В.Г. Влияние солнечной радиации на приёмники температуры аэрологических приборов//Труды НИУ ГУГМС. 1946. сер.1. Вып.19.

27. Wagner N.K. An analysis of radiosonde effects on measured frequency of occurrence of dusting layers // J. Geophys Res 65. July 1960. p. 2077-2085.

28. Scrase F.J. Application of radiation and lag correction to temperatures measured with the meteorological office radiosond // Meteorol. Mag. 1956. V.85. № 1005. p.65-75.

29. Покровский B.H., Шметер С.М. Влияние радиации на цилиндрические датчики температуры//Труды ЦАО. Вып.14. М., 1955. с.23-31.

30. Костяной Г.Н. Радиационные ошибки при измерении температуры в свободной атмосфере термосопротивлениями типа ММТ-1 и КМТ-1 // Труды ЦАО. Вып.45. М., 1962. с.73-81.

31. СимидчиевД. О температурных коррекциях при измерении температуры в высоких слоях атмосферы // Гидролог, и метеорол. 1970. Т. 19. № 5. с.45-50.

32. Сёмина Н.А. Об абсолютных методах определения радиационных погрешностей радиозондов//Труды ЦАО. Вып.43. М., 1962. с.31-34.

33. Vaisala V. Solar eclipse as laboratori experiment for checking the radiation error of radiosondes // Suomalais tiedeakat toimituks. 1961. Sar. № 61. p.285-305.

34. Wagner N.K. The effect of time constant of radiosonde sensors on the meaasurement of temperature and humidity discontunities in the atmosphere // Bull Am. Met. Soc 42. May 1961. p.37-321.

35. Assend E. Zur theoric des Tradheitsfehlers der Temparaturmessung in der breien atmosphare // Z. Meteorol. 1975. В 25. № 6. p.374-383.

36. Mcilveen J.F.R., Dudlam F.H. The lag of the humidity sensor in the British Radiosond // Meteorol. Mag. 1969. № 1165. p.233-246.

37. Арбузова B.H., Кузенков А.Ф. Оценка погрешностей измерений температуры и геопотенциала комплексом аппаратуры «Метеорит-2»- РКЗ-5» // Труды ЦАО. 1976. Вып. 118. с.3-9.

38. Марфенко О.В. Температурные ошибки радиозонда РКЗ-2 и методика его эксплуатации // Труды ЦАО. Вып. 102. М., 1971. с. 11-19.

39. Матвиенко В.А. Погрешность градуировки датчиков температуры аэрологических радиозондов // Рукопись деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения. 13.07.82, № 1875 пр-Д82. 12 с.

40. Upper-air sounding studies. Studies on radiosonde performance // WMO Teen. Notes. 1975. № 140. p.1-140.

41. Голышев Г.И. Исследования температуры газа внутри оболочки во время подъема // Труды ЦАО. Вып. 32. М., 1959. с.24-27

42. Кузенков А.Ф. Характеристики радиоканала метеопараметров при зондировании атмосферы // Труды ЦАО. Вып.141. М., 1980. с.16-25.

43. Алдухов О.А. О структуре ошибок наблюдений геопотенциала и температуры при радиозондировании атмосферы // Тр. ВНИГМИ МЦД. 1986. Вып. 131. с. 29-39.

44. Глаголев Ю.А., Кречмер М.В., Тормоз Л.Ф. Экспериментальные данные о точности измерений температуры воздуха в свободной атмосфере некоторыми типами термисторов // Труды ЦАО. Вып.74. М., 1966. с.44-52.

45. Зайчиков Б.П. Исследование характеристик термосопротивлений как датчиков температуры радиозонда//Труды ЦАО. Вып.74. М., 1966. с.80-86.

46. Кречмер М.В. Ошибки определения скорости и направления ветра из-за неточного измерения координат//Труды ЦАО. Вып.74. М., 1966. с.3-22.

47. Зайчиков П.Ф., Фридзон М.Б. Влияние арматуры термоузла на тепловые ошибки терморезистора радиозонда РКЗ // Труды ЦАО. Вып.82. М., 1969. с.92-95.

48. Lenhard R.W. Accuracy of radiosonde temperature and pressure- height determination // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1979. V.61. № 9. p.842-846.

49. Зайчиков П.Ф., Фридзон М.Б. Результаты натурных испытаний новых термоузлов к радиозонду РКЗ-2 // Труды ЦАО. Вып.102. М., 1971. с.20-23.

50. Lenhard R.W. A ravished assessment of radiosonde accuracy // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1973. V.54.№7. p.691-694.

51. Фридзон М.Б., Шляхов В.И. О некоторых особенностях измерения температуры радиозондами на больших высотах // Труды ЦАО. Вып. 102. М., 1971. с. 130-138.

52. Зайчиков П.Ф., Зайчиков Б.П., Фридзон М.Б. Исследование теплового следа оболочки радиозонда//Труды ЦАО. Вып. 118. М., 1976. с.28-32.

53. МордуховичМ.И. Некоторые результаты измерения температуры воздуха локальным акустическим методом до высоты 28 км // Изв. АН СССР. сер. Геофизика, с.41-43.

54. Фридзон М.Б., Ильясов С.Г., Тюрев Е.П. Оптические характеристики антирадиационной эмали, применяемой в аэрологических приборах // Труды ЦАО. Вып.141. М„ 1980. с.85-89.

55. Richner Н., Phillips P.D. Reproducibility of VIZ radiosonde data and same sources of error // J. Appl. Meteorol. 1981. V.20. № 8. p.954-982.

56. Зайчиков П.Ф., Кречмер M.B., Фридзон М.Б. Исследование эффективности различных покрытий термисторов радиозонда РКЗ // Труды ЦАО. Вып.74. М., 1966. с.40-43.

57. Hinzpeter-Max F.E. The reference radiosonde as a tool for improving meteorological data from conventional radiosondes // IEEE Trans. Geosci. Electron. 1973. V.l 1. № 2. p.l 10-123.

58. Vaisala V. An analysis of radiation error appearing in temperature measurements made with radiosondes // Helsinki. 1964. p3-22.

59. МордуховичМ.И. Акустический термометр // Труды института физ. атм. АН СССР. 1962. №4. с.30-80.

60. ЮрчукВ.А. Термометры для аэрологических измерений // Труды НИИ ГМП. 1975. Вып.32. с.50-55.

61. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.4. Аэрологические наблюдения на станциях. Ша. Температурно-ветровое зондирование атмосферы системой «Метеорит»— РКЗ. JL: Гидрометеоиздат, 1973. 256 с.

62. Марфенко О.В. Оценка точности результатов радиозондирования на аэрологической сети Советского Союза // Метеорология и гидрология/ 1969/ № 3/ с. 14-21.

63. Кузнецов В.П. Метрологические характеристики измерительной системы. М.: Машиностроение, 1979. 56с.

64. Калиновский А.Б., Пинус Н.З. Аэрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 518с.

65. Ермаков В.И., Кузенков А.Ф., Юрманов В.А. Системы зондирования атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 304 с.

66. Коковин Н.С. Радиотелеметрия зондирования атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 164 с.

67. Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерение. М.: Эпергоиздат, 1982. 552 с.

68. Шефтель И.Г. Терморезисторы. М.: Наука, 1974. 744 с.

69. Дульнсв Г.Н., Терновский H.H. Тепловые режимы электронной аппаратуры.-Л.: Энергия, 1971.248с.

70. Глаголев Ю.А. Теоретическая зависимость тепловых ошибок бусинковых термисторов от их параметров и условий измерения // Труды ЦАО. Вып.74. М., 1966. с.61-65.

71. Гольцман М.И. Основы методики аэрофизических измерений. М.;Л.: ГТТИ, 1950. 300с.

72. Гуторов А.Л. О частотных характеристиках адсорбционных датчиков влажности // Труды ИЭМ. Вып.З (65). Обнинск, 1976. с.94-100.

73. КачуринЛ.Г. Электрические измерения аэрофизических величин. М.: Высшая школа, 1972. 488с.

74. Никонова В.В., Кочетов С.М. Анализ процессов массопереноса в электролитических подогревных датчиках влажности // Труды НИИ гидрометеорол. приборостр. Вып.35. М., 1978. с.91-96.

75. Федынский A.B., Юшков В.А. К теории измерения малой примеси в атмосфере датчиком сорбционного типа // Изв. АН СССР. Физ. атмосферы и океана. М., 1973. T.IX, №11. с.1128-1134.

76. Фридзон М.Б. Исследование антирадиационных покрытий применительно к методике измерения температуры радиозондами: Дис. на соиск. уч. степени к.ф-м.н. ЦАО. 1968. 149 с.

77. Фридзон М.Б. Физическая модель погрешности измерения температуры и влажности при радиозондировании атмосферы // Труды НИИ гидрометеорол. приборостроения. М., 1985. Вып.48. с.24-37.

78. Юшков В.А. Некоторые вопросы методики измерения концентрации водяного пара диффузионными кулонометрическими датчиками влажности //Труды ЦАО. Вып. 122. М., 1976. с.84-93.

79. Fuchs M., Tanner C.B. Radiation shields for air temperature thermometrs // J. Appl. Meteorol. 1965. V.4. № 4. p.544-547.

80. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. M.: Энергия, 1978. 480c.

81. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. M.; JL: Энергия, 1975. 436с.

82. Каст В., Кришер О., Райникс Г., Винтермантсль К. Конвективный тепло- и массоперенос. М.: Энергия, 1980. 46е.

83. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перехлёстном токе. М.: Энергоиздат, 1981. 383с.

84. Зайцева H.A., Костяной Г.Н. Поле длинноволновой радиации в свободной атмосфере (справочные данные). М.:, Гидрометеоиздат, 1974. 147с.

85. Фридзон М.Б. К расчёту теплового баланса термометрических элементов // Труды ЦАО. Вып.83. М., 1969. с.68-80.

86. Фридзон М.Б., Шляхов В.И., Ильясов С.Г. Альбедо некоторых материалов и покрытий // Метеорология и гидрология. 1969. № 8. с. 100-106.

87. Блох А.Г. Основы теплообмена излучением. М.; Л.: Госэиергоиздат, 1962. 331с.

88. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А. Контактный теплообмен. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. 144с.

89. Бур Я. Динамический характер адсорбции. M.: Изд-во иностр. лит., 1962. 290с.

90. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972. 495с.

91. ГОСТ 8.009-84. ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. М.: Изд-во стандартов, 1981. 14с.

92. Грановский В.В. Динамические измерения. Основы метрологического обеспечения. Л.: Энергоатомиздат, 1984. 220с.

93. Матвиенко В.А., Фридзон М.Б., Гайнанов Х.Н. ' Метрологические характеристики измерительного преобразователя температуры аэрологического радиозонда // Метрология. 1984. № 1. с.50-56.

94. ГОСТ 8.011-72. ГСИ. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений. М.: Изд-во стандартов, 1981. 5с.

95. Радиационные ошибки радиозондов типа А-22 и РКЗ-2 (величины и методика учёта): / Метод, указания ЦАО. М., Гидрометеоиздат, 1968. Вып.38. 51с.

96. Рязанов Ю.А. Проектирование систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1968.359с.

97. Белоножко В.М., Гриднев A.C., Крепе И.Б., Мандрохлебов В.Ф. Образцовый генератор влажного воздуха для поверки высокотемпературных гигрометров // Измерительная техника. 1982. №9. с.56-59.

98. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений . JL: Энергоатомиздат. 1985.248 с.

99. Матвиенко В.А. Аппроксимация статической характеристики преобразования датчика температуры аэрологических радиозондов // Рукопись деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения 20.01.82, № 1750 пр-Д82. 27с.

100. Матвиенко В.А. Метрологические основы проектирования аэрологических радиозондов. Дис. на соискание уч. ст. к.т.н. ЦАО, Свердловск, 1987. 229 с.

101. Варженевский Н.С. Плёночные датчики влажности // Труды НИИ ГМП. 1957. Вып. 5. с.79-97.

102. Глаголев Ю.А. Справочник по физическим параметрам атмосферы. JI.: Гидрометеоиздат, 1970.211с.

103. Метрология и радиоизмерения: учебник для ВУЗов. Под ред. проф. В. И. Нефедова // М., Высшая школа, 2003 г., 526 с.

104. Арбузова В.Н., Глаголев Ю.А. Экспериментальные данные о влиянии параметров термоузла на показания термистора ММТ-1 в свободной атмосфере // Труды ЦАО. Вып. 74. М., 1966. с.53-60.

105. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Шефтель И.Г. и др. Авт. свид. на изобр. № 1230385 (СССР). Термометр сопротивления // Выд. 27.06.1984, Госреестр 08.09.1986.

106. Решетов В.Д. Об инерции и чувствительности волосного гигрометра при низких температурах //Труды ЦАО. Вып. 74. М., 1966. с.64-68.

107. Таланов В.Д. Исследование и разработка генераторов влажности для целей повышения точности радиозондирования атмосферы: Дисс. на соиск. уч. ст. ict.h. М., ЦАО, 1975. 132 с.

108. Дозорцев А.Р. Разработка генератора влажного воздуха и исследование динамических характеристик аэрологических датчиков влажности: Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. ЦАО. 1984. 138 с.

109. Балагуров A.M., Фридзон М.Б., Дозорцев А.Р. К оценке постоянной времени сорбционных датчиков влажности // Метеорология и гидрология. 1984. № 4. с. 114-117.

110. Гутник М., Салмела Г.А. Новые расчёты вертикальных профилей влажности для средних широт. Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике. Т. П, разд. 6. Метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. с.104-118.

111. Трифонов Г.П. Алгоритм и программа для централизованной автоматической обработки данных радиозондирования атмосферы. Л.:Гидрометеоиздат, 1973. 74 с.

112. Трифонов ГП. Математическое обеспечение ОКА-70 для централизованной автоматической обработки данных радиозондирования атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1981.111с.

113. Трифонов Г.П., Плотников Г.А., Гольцова К.А. Белорусский эксперимент по централизованной автоматической обработке данных зондирования атмосферы//Метеорология и гидрология. 1974.№ 10. с. 105-110.

114. Трифонов Г.П., Плотников Г.А. Система автоматической обработки данных радиозондирования атмосферы на ЕС ЭВМ // Метеорология и гидрология. 1981. № 8. с.118-121.

115. Кузнецов В.П. Методы расчёта погрешности средств измерений по их метрологическим характеристикам // Метрологическая служба в СССР, вып. 10. М.: ВНИИХИ, 1984. с.21-29.

116. Кузнецов В.П. Основные этапы расчёта точности технических измерений// Измерительная техника. 1984. № 12. с.54.

117. Кречмер М.В., Шляхов В.И., Глаголев Ю.А. и др. Некоторые результаты сравнений аэрологических радиотермометров // Метеорология и гидрология. 1969. № 10. с.98-102.

118. Machich H.S. Temperature measurements in the 30-to-40 kilometer region // Monthly Weather Review. 1971. vol 99. #2. pi58-160.

119. Соков И.А., Вапняр Г.Д. Метрологическое обеспечение гигрометрии: Обзорная информация. М.: ВНИИКИ, 1982. Вып. 5. 51 с.

120. Соков И.А. Принципы построения системы метрологического обеспечения гигрометрии // Измерительная техника. 1986. № 3. с.31-39.

121. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. М.: Физматгиз, 1962. 479с.

122. Розеншток Ю.Л. Применение методов теории пограничного слоя к решению задач взаимосвязанного тепло- и массо переноса // Труды ИФТ. 1965. Т.8, № 6. с.707-711.

123. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 744с.

124. Пинус Н.З., Шметер С.М. Аэрология. 4.II. Физика свободной атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 351 с.

125. Рабинович Б.К. Методика суммирования частных погрешностей в области радиотехнических измерений // Тр. метрол. ин-тов СССР. Вып.57 (117). М.: Стандартгиз, 1962.

126. Фридзои М.Б. Метрологические характеристики первичных измерительных преобразователей влажности аэрологических радиозондов // Измерительная техника. 1984. № 9. с.58-59.

127. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Балагуров A.M., Дозорцев А.Р. Динамические погрешности аэрологического зондирования атмосферы // Метрология. 1987. № 1. с.57-62.

128. Фридзон М.Б., Зайчиков Б.П., Хромова Н.В. О радиационных поправках при измерении температуры радиозондами // Метеорология и гидрология. 1988. № 6. с. 126-132.

129. Фридзон М.Б. К исследованию метрологических характеристик датчиков влажности сетевых радиозондов // Труды ЦАО. Вып. 168. М., 1990. с.48-56.

130. Балагуров A.M., Фридзон М.Б. Исследование функции влияния температуры на датчики влажности радиозонда РКЗ и возможности её нормирования // Труды ЦАО. Вып. 151. 1983. с.28-34.

131. Богданов Р.И., Воронцов A.A., Глаголев Ю.А. и др. Радиозонд повышенной точности РКЗ-З // Труды ЦАО. Вып. 102. 1971. с.3-10.

132. Берлинер М.А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973. 400 с.

133. Гершкович Е.А. Камеры-гигростаты для поверки гигрометров // Приборы и системы управления. 1970. №2. с. 12-19.

134. Гершкович Е.А. Разработка и исследование оборудования типовой поверочной лаборатории гигрометрии // Измерительная техника. 1970. № 10. с.60-63.

135. Мандрохлебов В.Ф., Гриднев A.C., Гершкович Е.А., Веннер Б Л. Применение солевых гигростатов в качестве образцового оборудования для поверки и испытания гигрометров // Измерительная техника. 1970. № 7. с.21-29.

136. Усольцев В.А. Измерение влажности воздуха. JL: Гидрометеоиздат, 1959.182 с.

137. Фридзон М.Б., Шолохова H.JI., Маликов В.А. и др. Генератор влажности по методу двух температур // Труды ЦАО. Вып. 111.1972. с. 105-112.

138. Гершкович Е.А. Установка для поверки проточных гигрометров // Приборы и системы управления. 1972. № 6. с.45-46.

139. Коптелов Ю.К., Таланов В.Д., Фридзон М.Б. и др. О точности работы генераторов паро-газовых смесей, основанных на методе гигротермического равновесия // Изв. вузов. Энергетика. 1975. №7. с.133-135.

140. Фридзон М.Б., Таланов В.Д., Балагуров A.M. Исследование метода гигротермического равновесия для создания генератора влажности // Труды НИИ ГМП. 1976. Вып.33. с. 16-22.

141. Белоножко В.М., Гриднев A.C., Калантирова А.М. Переносной солевой гигростат // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания «Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред». Тбилиси. 1980. с.47-49.

142. Гриднев A.C., Мандрохлебов В.Ф. Солевые гигростаты влажного воздуха // Измерительная техника. 1982. № 9. с.59-62.

143. Микаэлян Ю.М., Цыцуашвили М.Ш. О метрологическом обеспечении влагомеров и гигрометров воздуха и газов // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания «Влагометрия промышленных материалов и сельскохозяйственной продукции». Минск. 1978. с.143-145.

144. Кофф Дж.А. Упругость насыщенного водяного пара по новой шкале Кельвина. Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике. T.ULL. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. с.359-365.

145. Зонтаг Д. Новые значения термодинамических величин водяного пара // Измерительная техника. 1982. № 9. с.54-56.

146. Wexler A. Vapor Pressure Formulation for Ice // J. Res. NBS. A., Physics and Chemistry. 1977. V. 81 A. p.3-14.

147. Wexler A. Vapor Pressure for Water in the range 0 to 100°C. A Revision // J. Res. NBS. A., Physics and Chemistry. 1976. V. 80A. p.775-785.

148. Wagner N. K. The effect of time constant of radiosonde sensors on the measurement of temperature and humidity discontinuities in the atmosphere. Bull. am. meteorol. soc., 42, may 1961, p.317-321.

149. Hyland R.A. Correlation for the second interaction virial coefficients and enhancement factors for moist air // J. Res. NBS. A., Physics and Chemistry. 1975. V. 79A. p.551-560.

150. Харрисон Я.П. Неидеальные газы. Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике. Т.Ш. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. с.104-309.

151. Резников Г.П. Анализ физических процессов и погрешностей гигрометрического комплекса, основанного на термодинамическом принципе // Труды ГГО. Вып. 300. Л., 1973. с.15-34.

152. Дубовиков Н.И., Дозорцев А.Р., Подмурная О.А., Фридзон М.Б. Анализ погрешностей методов получения газа с заданной влажностью // Измерительная техника. 1986, № 3. с. 33-34.

153. Фридзон М.Б. Образцовая установка для имитации атмосферных условий // Метеорология и гидрология. 1979. №3 . с.97-102.

154. Горев Г.В., Осипова В.Е., Таршин P.JI. Образцовые средства для гигрометров ПО «Промэнергоремонт» //Измерительная техника. 1982. № 9. с.69-70.

155. Резников Г.П., Соков И.А. Метрологическая аттестация термогигростата «Бриз» // Труды ГГО. 1981. Вып. 432. с. 73-83.

156. Усольцев В.А. Образцовые средства измерения влажности воздуха при отрицательных температурах // Метрология и гидрология. 1961. № I.e. 108-113.

157. Усольцев В.А., Еремеев С.Н., Николаева JI.K. Статический генератор влажного воздуха// Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещания. «Влагометрия промышленных материалов и сельскохозяйственной продукции». Минск, 1984. с. 167-168.

158. Белошицкий А.П., Белоусов В.А., Симулин М.Д., Савкун Л.З. Образцовые средства для измерения микроконцентраций влаги в газах // Измерительная техника. 1982. № 9. с.70-71.

159. Кондрашов Г-Н., Соков И.А., Фридзоп М.Б. и др. Аттестация универсального генератора влажного воздуха «Облако» // Измерительная техника. 1979. № 4. с. 52-55.

160. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 104 с.

161. ГОСТ 8326-78. Метрологическое обеспечение разработки и эксплуатации нестандартизованных средств измерений. М.: Изд-во стандартов, 1978.

162. Бегунов A.A., Шустова В.Н. Метрологический анализ современного состояния гигрометрии // Приборы и системы управления. 1975. № 3. с.30-36.

163. Афанасьева Н.С., Зайчиков Б.П., Фридзон М.Б. Имитация солнечного излучения с помощью ксеноновой лампы ДКСШ-1000 // Труды ЦАО. Вып. 111. М., 1972. с.8-16.

164. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. Изд. Энергия, М., 1978, 480 с.

165. Фридзон М.Б. Оценка погрешности измерений температуры и влажности при радиозондировании на аэрологической сети СССР. Метеорология и гидрология, №5. М., 1989. с. 114-118.

166. Фридзон М.Б., Балагуров A.M., Зайчиков Б.П., Кац А.П. Метрологические основы обеспечения единства измерений при радиозондировании атмосферы. III Всесоюзное совещание по теоретической метрологии. JI., 1986. с. 138-140.

167. Дозорцев А.Р., Фридзон М.Б., Балагуров A.M. Универсальный генератор влажного воздуха «Диполь» // Измерительная техника. М., 1986, №3. с.35-36.

168. Мезрин М.Ю. Исследование возможностей УФ гигрометра при измерении влажности с борта самолёта//Труды ЦАО. Вып. 147. М., 1983. с.55-59.

169. Немировский И.Б. Разработка и исследование образцового конденсационного гигрометра для метрологического обеспечения измерений влажности в свободной атмосфере: Дисс. на соискание уч. ст. к.т.н. ЦАО. Долгопрудный. 1985.

170. Меркулов А.П., Колышев Н.Д. Аттестация образцового динамического генератора влажного газа «Полюс-2» // Измерительная техника. 1982. № 9. с.65-67.

171. Методические указания.по производству радиозондирования атмосферы системой «АВК-1 (Титан) МРЗ» // ЦАО, Долгопрудный, 1987. 35с.

172. Final report of Commision for instr. and methods of observation (CIMO) on2 session of the working group on upper-air technology basic to user needs. De Bilt, Netherlands, 1984, 17-21 sept.

173. Башаринов A.E., Гурвич A.C., Егоров С.Т. Излучение Земли как планеты // М.: Наука. 1974. 188с.

174. Жевакин С.А. Троицкий B.C. Поглощение сантиметровых волн в атмосфере // «Радиотехника и электроника», т.IV, №1. 1959. с.21-27

175. Персии С.М. Основы теории и проектирования автоматических измерительных систем // Л.: Гидрометиздат. 1975. 320 с.

176. Степаиенко В.Д. Радиоэлектронная метеорология. Гидрометиздат, Л., 1973, 343 с.

177. Кутуза Б.Г. Радиотепловое излучение облачной атмосферы. Дис. на соиск. уч. ст. доктора ф-м. наук, ИРЭ РАН, М., 1982 г, 327 с.

178. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П. К вопросу определения влагосодержания атмосферы по радиотепловому излучению. В кн.: Радиофизические исследования атмосферы. JL, Гидрометиздат, 1987, с. 170-181.

179. Горелик А.Г., Калашников В.В., Райкова А., Фролов Ю.А. Радиотепловые измерения влажности атмосферы и интегральной водности облаков. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1973. Т9. №9.

180. Калистратова М.А. Современное состояние исследований атмосферы методами акустического и радиоакустического зондирования. Радиометеорология. Труды VI Всесоюзного совещания по радиометеорологии. JL, Гидрометиздат, 1984, с.305-311.

181. Kadygrov Е. N., G.N. Shur, and A.S. Viazankin, Investigation of atmospheric boundary layer temperature, turbulence and wind parameters on the basis of passive microwave remote sensing, Radio Sci., 38(3), 8048, doi: 10.1029/2002RS002647, 2003.

182. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Радиофизические исследования характеристик влагосодержания тропосферы. Тр. III Всероссийской научной конференции «Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды». Муром, 1999.

183. Станкевич К.С. Определение водности облаков с помощью наземных радиометрических измерений. М., Изв. АН, ФАО, №8, 1968 г., 563 с.

184. Арманд Н.А., Колосов М.А. О рефракции радиоволн в тропосфере. Радиотехника и электроника, 1965, т. 10, №8, с. 142.

185. Введенский Б.А., Аренберг А.Г. Рефракция ультракоротких радиоволн в «невозмущенной» тропосфере. Успехи физических наук, т. 25, №3, 1941.

186. Колосов М.А., Шабельников А.В. Рефракция электромагнитных волн в атмосфере Земли, Марса и Венеры. М.: Сов. радио, 1976, 190 с.

187. Ivanov A., Kats A., Kurnosenko S., Nash J., Zaitseva N. International Radiosonde Comparison (Phase III, Dzimbul, 1989) // Instruments and Observing Methods. 1989. Report No30

188. Иванов А.А., Курносенко С. Программное обеспечение обработки результатов третьей фазы международных сравнений радиозондов. // Метрология и гидрология. 1993. №3. с. 101103.

189. Westwater E.R., Decker Н.Т., Zachs A., Cage K.S. Ground based remote sensing of temperature profiles by a combination of radiometry and radar. J. Appl. Met., 22, #1, 1983, p.126-133.

190. Журавлева В.А., Коско O.K. Лидарно-радиометрический метод определения водности перистой облачности. Изв. АН СССР, ФАО, 1986, т.22, №1.

191. Горелик А.Г., Захарова П.В., Шишков П.О. Лидарно-радиометрический комплекс для исследования параметров облачности. Тр. III Всероссийской конференции «Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды. Муром, 1999.

192. Башаринов А.Е., Кутуза Б.Г. Исследование радиоизлучения и поглощения облачной атмосферы в миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн. Труды ГГО, 1968, вып. 222, стр. 100-110.

193. Tiefenan Н.К., Gebbeken Alfons. Influence of meteorological ballons on temperature measurements with radiosondes: nighttime cooling and daytime heating. J. Atmos. and Oceanic Technol., 1989-6, #l,p.36-42.

194. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M., Оржеховская В.А. Анализ текущих изменений температуры свободной атмосферы по радиозондовым данным глобальной сети. Метеорология и гидрология, №1, 1997 г., с.5-14.

195. Комаров B.C. Статистические параметры общего влагосодержания атмосферы и их применение в некоторых прикладных задачах. М., Гидрометиздат, 1976. 51 с.

196. Meikle Н. Modern Radar Systems. Antech House. Boston. London. 2001. 551 p.

197. Буранбасв Н.Ф., Колдаев A.B., Черников A.A. Методика и результаты радиолокационно-радиометрического зондирования водозапасов зимних облаков. Радиометеорология, Тр. 7 Всесоюзн. Совещ., Суздаль, 21-24 окт. 1986, JL, 1989, с. 129-221.

198. Skolnik M.I. Radar Handbook 2nd edition. New York. McGraw Hill. 1990. p. 529.

199. Жевакин С.А., Наумов A.H. К расчету коэффициента поглощения сантиметровых и миллиметровых радиоволн в атмосферном кислороде. Радиотехника и электроника, № 6. с. 987.

200. Van VIek J.H. The absorption of microwaves by uncondensed water vapor. Phys. Rev., 71, apr. 1947, p.425-433.

201. Rosenkranz, P. Water vapor continuum absorption: a comparison of measurements and models. Radio Sci, 33, 1998, p. 919-928.

202. Горелик А.Г., Фролов Ю.А., Щукин Г.Г. Комплексные СВЧ и ИК радиометрические исследования облачности. Тр. ГГО, вып. 526. JL, 1988, с.3-15.

203. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса, JL, Гидрометиздат, 1978. 279 с.

204. Westwater E.R., Snider J.B., Carlson A.V. Experimental Determination of Temperature Profiles by Ground-Based Microwave Radiometry. J. Appl. Meteorol., 14, №4, 1975, p. 524-539.

205. Askne J.I.H., Westwater E.R. A review of ground-based remote sensing of temperature and moisture by passive microwave radiometry. IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, 24, 1986, p.340-352.

206. Калашников B.B. Применение информационно-измерительных СВЧ систем в метеорологии и гидрологии. М.: Машиностроение, 2000, 320 с.

207. Яковлев О.И. Космическая радиофизика. М.: РФФИ, 1998, 430 с.

208. Балагуров A.M. Исследование и разработка метода измерения влажности оксидно-алюминиевыми датчиками при радиозондировании атмосферы. Дисс. на соиск. уч. степ, к.ф-м.н. ЦАО. 1977,220 с.

209. Кочетов С.М. Исследование и разработка электролитических подогрешных гигрометров для метеорологических измерений. Дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. НИИП-ЦАО. М., 1984.

210. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и использования радиозондовых измерительных средств. Изд. НИСО УРО РАН, г. Екатеринбург, 2004. 590 с.

211. Бегунов A.A., Гершкович Е.А., Колеров JI.K. Разработка рекомендаций ПКС СЭВ по поверочной схеме для гигрометров. Измерительная техника, 1972, №5, с. 26-28.

212. Бегунов A.A. Поверочные схемы для гигрометров. Измерительная техника, 1979, №3, с. 50-53.

213. ГОСТ 8.382-80. Метрологическое обеспечение разработки, изготовления и эксплуатации нестандартизованных средств измерений. Изд. стандартов, 1983, 11 с.

214. Vetter M.J., Thompson М.С. An absolute microwave refractometer. Rev. Sei Instr., 33, June 1962, p. 656-660.

215. Birnbaum G. Fluctuations in the refractive index of the atmosphere at microwave frequencies. Phys. Rev., 82, Apr. 1952, p. 110-111.

216. Gossard E.E. Refractive index variance and light distribution in different air mass. Radioscience, 1977, v. 12, #1, p. 89.

217. Козаков Л.Я., Ломакин A.H. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М.: Наука, 1976, 185 с.

218. Троицкий В.Н. Отражение УКВ от сложных неоднородностей тропосферы. Радиотехника, т.4, 1956.

219. Горелик А.Г., Костарев В.В., Черников A.A. Координатно-допплеровский метод ветровых наблюдений. Тр. ЦАО, вып. 57, 1964.

220. Горелик А.Г., Костарев В.В., Черников A.A. Координатно-допплеровский метод ветровых наблюдений и некоторые результаты исследований неоднородности поля ветра в атмосфере. Метеорология и гидрология, № 10, 1965.

221. Meinle H. Modern Radar Systems. Art. House, Boston-London, 2001, p.551.

222. Костарев B.B. Опыт радиолокационного зондирования. Труды ЦАО, вып. 20, 1958, с.3-16.

223. Atlas: Radar in Meteorology. American Met. Society, 1990, p. 806.

224. Проект государственного стандарта Союза ССР. Модель влажности воздуха в атмосфере Северного полушария. ПГ-65-86-83, 16 с.

225. Проект государственного стандарта Союза ССР. Модель влажности воздуха в атмосфере над территорией СССР. ПГ-65-85-83, 27 с.

226. Жевакин С.А., Троицкий B.C. Поглощение сантиметровых волн в слоистой атмосфере. Радиотехника и электроника, 1959, Т. 4, №1, с. 21.

227. Психрометрические таблицы. Сост. Беспалов A.JI., Козлов В.Н., Матвеев JI.T., JL, Гидрометиздат, 1972, 235 с.

228. Van Vlek I.H. The Absorption of microwaves by oxygen. Phys. Rev., 1947, V71, #7, p.413.

229. Павлов Н.Ф. Аэрология, радиометеорология и техника безопасности. JL: Гидрометиздат, 1980,432 с.

230. Матвеев JI.T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. JL: Гидрометиздат, 1984, 732 с.

231. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974, 188 с.

232. Семенчснко Б.А. Физическая метеорология. М.: Аспект Пресс, 2002, 415 с.

233. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. JL: Гидрометиздат, 1978, т. 1 и т. 2, 247 с. и 219 с.

234. Атмосфера. Справочник. Л.: ГИМИЗ, 1991, 509 с.

235. Калистратова М.А. Зондирование нижней атмосферы направленными звуковыми волнами. Докт. дисс., ИА АН СССР. М., 1987.

236. Clinger A.N., Straiton A.W. Adaptation of the radiosonde for direct measurement of radio refractive index. Bull Am Met Soc, 41, #5, 1960, p. 250-252.

237. Bunker A.G. On the determination of moisture gradients from radiosonde records. Bull. Am. Met. Soc., 34, 1953, p. 723-744.

238. Hay D.R., Martin H.C., Turner H.E. Lightweight refractometer. Rev. Sci. Instr., 32, #11, June 1961, p. 693-697.

239. Crain C.M. Survay of airborne microwave refractometer measurements. Proc IRE, #10, Oct. 1955, p. 1405-1411.

240. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 4. Аэрологические наблюдения на станциях, часть III, температурно-ветровое радиозондирование атмосферы. РД 52.11.650-2003, Гидрометеоиздат, С.-П., 311с.

241. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции двоящихся целей. М., Радио и связь, 1986.

242. Нолокрещенова А.С., Щукин Г.Г. К методике определения содержания водяного пара в атмосферу по совместным МК и СВЧ радиометрическим измерениям. Тр. ГГО, вып. 451, J1., Гидрометиздат, 1982, с.40-49.

243. Зайцева Н.А. Аэрология. Гидрометеоиздат, J1., 1990,325 с.

244. Сверхрегенераторы (Белкин М.К., Кравченко Г.И., Скоробутов Ю.Г., Стрюков Б.А.; под ред. Белкина М.К.), М.: Радио и связь, 1983, 248 с.

245. Нейман Ю.В. Об аппроксимации огибающей спектра сигнала аэрологического радиозонда со сверхрегенеративным приемо-передатчиком. Вопросы оптимизации радиоэлектронной аппаратуры. Тр. УПИ, Сб. 228, Свердловск, 1974, с. 144.

246. Панченко Б.А., Князев С.Т., и др. Электродинамический расчет характеристик полосковых антенн. М.: Радио и связь, 2002, 256 с.

247. Иванов В.Э. Исследование устойчивости работы сверхрегенеративного приемопередатчика. Сб. Докладов XIII междунар. науч.-тех. конф. «Радиолокация, навигация, связь». т.З. Воронеж, ВГУ, 2002, с. 2182-2194.

248. Ефимов A.A. Принципы работы аэрологические информационно-вычислительного комплекса АВК-1. М.: Гидрометеоиздат, 1989 г., 149 с.