of the atmosphere. The results of mathematical simulation and experimental data
processing show the possibility of estimation of the instantaneous wind speed with
an error of 20–30% and evaluation of the wind direction with an error of
25
◦
−
30
◦
.
Keywords
:
gusts of wind, instantaneous speed and direction of wind, laser remote
method.
При метеорологических наблюдениях измерению подлежат средняя за
2 мин или 10 мин скорость ветра (зависит от типа прибора), мгновенная
скорость с усреднением 2. . . 5 с и порывы ветра (порывом называется мак-
симальное значение мгновенной скорости за какой-либо промежуток вре-
мени). Штатными метеорологическими приборами для измерения скорости
ветра (анемометрами) и приборами для измерения скорости и направления
ветра (анеморумбометрами) измеряют среднюю и мгновенную скорости ве-
тра только в точке расположения прибора [1].
Для дистанционного измерения ветра средней скорости на сегодняшний
день существуют многочисленные методы и аппаратура (радиолокационная,
акустическая, лазерная) [2].
Однако для многих практических задач (например, обеспечения взлета и
посадки самолетов особенно в сложных условиях) необходима информация о
порывах ветра. Поэтому задача создания дистанционной системы измерения
мгновенной скорости и направления ветра является актуальной.
Наибольшее применение на сегодняшний день получили дистанционные
радиолокационные методы измерения ветра. Однако их использование имеет
ограничения.
Метеорологические радиолокационные станции, работающие на длинах
волн 3. . . 10 см, могут быть использованы для измерений ветра только при
наличии таких гидрометеоров, как капли дождя или подхваченные ветром
естественные (насекомые, семена и др.) или искусственные специальные
трассеры в атмосфере.
Радиолокационные станции, работающие на длинах волн 10. . . 30 см, мо-
гут обеспечить получение радиолокационных сигналов и в отсутствие гидро-
метеоров по флуктуациям коэффициента преломления в оптически чистом
воздухе. Большая длина волны излучения требует использования в этом слу-
чае больших антенн. Однако даже при наличии больших антенн помехи от
земной поверхности из-за боковых лепестков диаграммы направленности
приводят в такой системе к большим ошибкам измерения скорости ветра
при малых углах подъема антенны [3]. Эти ошибки очень существенны, осо-
бенно, если учесть, что в доплеровских радиолокаторах для восстановления
полного вектора скорости ветра необходимо проводить пространственное
сканирование.
Акустические методы также имеют ограничение: акустические системы
требуют низкого уровня акустических шумов (поэтому использование такой
аппаратуры, например на аэродромах, часто невозможно) [2].
Для многих практических приложений наиболее перспективными дистан-
ционными методами измерения ветра являются лазерные (особенно с точки
зрения минимизации массо-габаритных характеристик аппаратуры и энерго-
потребления). Лазерные методы свободны от многих недостатков, присущих
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 2 41
