Меню

Приборы для измерения высоты облаков



Облакомер

Облакомер — метеорологический прибор для определения высоты нижней границы облаков, Для работы использует либо лазер, либо другой источник когерентного света. Облакомеры также используются для определения концентрации аэрозолей в атмосфере.

Лазерный Облакомер

  • лазерный облакомер состоит из вертикально расположенного лазера и приемника света, обычно лидара, приемника лазерного света ИК-диапазона. Лазерный импульс продолжительностью в несколько наносекунд посылается вверх, в атмосферу. Пока луч проходит через аэрозоль некоторая часть его энергии рассеивается на частицах аэрозоли, на частицах с размером порядка длины волны лазерного луча. Из-за эффекта, называемого рассеянием Ми, часть света раасеивается назад и улавливается приемником облакомера. Время задержки принимаемого сигнала может быть пересчитано в расстояние до точки рассеяния по формуле:

где c — скорость света в воздухе.

Таким образом, на основе анализа временных задержек большего количества лазерных импульсов можно построить усредненное вертикальное распределение концентрации аэрозоля в атмосфере. В том числе, можно определить высоту нижней кромки облаков.

Ссылки

Актинометр · Анемометр · Балансомер · Барограф · Барометр · Ветроуказатель · Гелиограф · Гигрометр · Детектор испарения · Детектор молний · Дисдрометр · Облачный прожектор · Облакомер · Защитные очки · Индикатор приращения льда · Лидар · Метеозонд · Метеорологическая ракета · Нефелометр · Нефоскоп · Пиранометр · Погодный радар · Радиолокационная станция · Радиозонд · Осадкомер · Снегомер · SODAR · Соляриметр · Термограф · Термометр · Термометрическая будка · Ультразвуковой анемометр · Флюгер

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Облакомер» в других словарях:

облакомер — облакомер … Орфографический словарь-справочник

Облакомер — прибор для определения высоты нижней и верхней границы облаков, поднимаемый на шаре зонде. Действие основано на изменении сопротивления фотоэлемента при различной освещенности (при входе в облака и выходе из них) или изменении сопротивления… … Морской словарь

Облакомер — м. Прибор для измерения высоты нижней и верхней границы облаков. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

облакомер — облакомер, облакомеры, облакомера, облакомеров, облакомеру, облакомерам, облакомер, облакомеры, облакомером, облакомерами, облакомере, облакомерах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

облакомер — облаком ер, а … Русский орфографический словарь

облакомер — (2 м); мн. облакоме/ры, Р. облакоме/ров … Орфографический словарь русского языка

облакомер — облакоме/р, а … Слитно. Раздельно. Через дефис.

облакомер — облак/о/мер/ … Морфемно-орфографический словарь

Облачный прожектор — (светолокатор) метеорологический прибор для измерения высоты облаков ночью. Служит для измерен … Википедия

Нефоскоп — (от др. греч. νέφος «облако»)&#1 … Википедия

Источник

Измерение нижней границы высоты облаков при помощи ДВО-2.

Как известно, многие из отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортные службы очень сильно зависят от оперативности, своевременности и надежности прогнозов федеральной метеорологической службы. Заблаговременное оповещение об опасных и особо опасных явлениях погоды, своевременность подачи штормовых предупреждений – всё это необходимые условия для успешной и безопасной работы многих отраслей хозяйства и транспорта. Так, например, долгосрочные метеорологические прогнозы имеют решающий вес при организации сельхоз производств.

Одним из самых важных параметров, определяющих возможность прогнозирования опасных погодных условий, является такой показатель, как высота нижней границы облаков.

В метеорологии, высота облаков — это высота нижней границы облаков над поверхностью земли.

Для понимания важности проведения исследований по определению высоты облаков, следует упомянуть тот факт, что облака могут быть разных типов. Для различных типов облаков высота их нижней границы может варьироваться в некоторых пределах, причем, выявлено среднее значение высоты облаков.

Итак, облака могут быть:

— Слоистые облака (средняя высота 623 м.)

— Дождевые облака (средняя высота 1527 м.)

— Кучевые (вершина) (1855)

— Кучевые (основание) (1386)

— Грозовые (вершина) (средняя высота 2848 м.)

— Грозовые (основание) (средняя высота 1405 м.)

— Ложные перистые (средняя высота 3897 м.)

— Слоисто-кучевые (средняя высота 2331 м.)

— Высокие кучевые (ниже 4000 м.) (средняя высота 2771 м.)

— Высокие кучевые (выше 4000 м.) (средняя высота 5586 м.)

— Перисто-кучевые (средняя высота 6465 м.)

— Низкие перисто-слоистые (средняя высота 5198 м.)

Читайте также:  Образцы для измерения шероховатости поверхности

— Высокие перисто-кучевые (средняя высота 9254 м.)

— Перистые (средняя высота 8878 м.)

Как правило, измеряют высоту облаков нижнего и среднего ярусов, не превышающую 2500 м. При этом, определяют высоту самых нижних облаков из всего их массива. При тумане, считают, что высота облаков равна нулю, и, в данном случае, в аэропортах измеряется “вертикальная видимость”.

Для определения высоты нижней границы облаков используется метод светолокации. В России, для этих целей выпускается измеритель ДВО-2, в котором в качестве источника импульсов и света используется импульсная лампа.

Высота нижней границы облаков методом светолокации с использованием ДВО-2 определяется при помощи замера времени, которое требуется световому импульсу для прохождения пути от излучателя света до облака и обратно, а также преобразования полученного значения времени в пропорциональное ему значение высоты облаков. Таким образом, световой импульс посылается излучателем и, после отражения, принимается приемником. При этом, излучатель и приемник должны быть расположены в непосредственной близости друг от друга.

Конструктивно измеритель ДВО-2 представляет собой комплекс из нескольких отдельных приборов:

— передатчика и приёмника,

Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать автономно с блоком измерительным, в комплекте с дистанционным пультом и в составе автоматизированных метеорологических станций.

Передатчик состоит из импульсной лампы, питающих её конденсаторов и параболического отражателя. Отражатель вместе с лампой и конденсаторами установливается в кардановом подвесе, заключенном в корпусе с открывающейся крышкой.

Приемник состоит из параболического зеркала, фотоприемника, фотоусилителя, также установленных в кардановом подвесе и находящихся в корпусе с открывающейся крышкой.

Передатчик и приемник должны быть размещены вблизи основного пункта наблюдений. На взлетно-посадочных полосах, передатчик и приемник устанавливаются на ближайших приводных радиомаяках с обоих концов полосы.

Блок измерительный, предназначающийся для сбора и обработки информации, состоит из измерительной платы, высоковольтного блока и блока питания.

Пульт дистанционный включает плату клавиатуры и индикации и плату управления.

Сигнал от приемника по двухпроводной потенциально развязанной линии связи с однополярными сигналами и номинальным током(20±5)мА передается в измерительный блок, а оттуда — в пульт дистанционный. В зависимости от комплектации, вместо пульта дистанционного для обработки и отображения на дисплее оператора сигнал может передаваться на центральную систему метеостанции.

Измеритель высоты облаков ДВО-2 может работать или непрерывно или по мере необходимости. Пульт дистанционный имеет последовательный интерфейс RS-232, предназначающийся для работы с компьютером. Информация от измерителей ДВО-2 может передаваться по линии связи на дистанции до 8 км.

Обработка результатов измерения на измерительном блоке ДВО-2 включает:

— осреднение результатов по 8-ми измеренным значениям;

— исключение из числа замеров тех результатов, в которых наблюдается кратковременное пропадание отраженного сигнала. Т.е. исключение фактора «разрыва в облаках»;

— выдачу сигнала об «отсутствии облаков» в случае, если среди 15 проведенных наблюдений не набирается 8 значимых;

— исключение так называемых местников — ложных сигналов отражения.

Измерители высоты облаков ДВО-2 изготавливаются в соответствие с ТУ 4313-027-46252540-2004.

Источник

Методы и приборы определения нижней границы облаков

Для определения высоты нижней границы облаков на аэродроме используют инструментальные, инструментально-визуальные, расчетные и визуальные методы. К инструментальным методам относятся: измерения, которые производятся с помощью измерителя высоты облаков (ИВ0-1М), регистратора высоты облаков (ИВ0-2), триангуляционного измерителя (М-105), лазерного измерителя высоты облаков (ЛИВО), метеорологического радиолокатора (МРЛ-1, УРЛ-2, МРЛ-5 и др.). К инструментально-визуальным методам можно отнести измерения, производимые с помощью потолочного прожектора (ПИ-45), шара-пилота, воздушного судна. К расчетным методам относятся способы определения высоты нижней границы по данным радиозондирования атмосферы или по данным измерения метеорологических параметров у земли. Визуальный метод используется тогда, когда не представляется возможным использовать инструментальные и инструментально-визуальные методы (например, при количестве облаков менее 5-6 баллов, при интенсивных осадках). Визуальные наблюдения помогают скорректировать инструментальные наблюдения, которые носят случайный характер.

Наземный импульсный световой измеритель высоты нижней границы облаков (ИВО-1М) и приставка ДВ-1М.Принцип действия прибора заключается в измерении времени прохождения световым импульсом расстояния от передатчика (излучателя) до нижней границы облаков и обратно до приемника световых импульсов. Время прохождения светового импульса пропорционально высоте облаков.

Измерение высоты облаков осуществляется в диапазоне 50—150м с погрешностью (0,1Н + 5)м; а в диапазоне 150-500м с погрешностью (0,07Н+10)м.

Читайте также:  Значение цифр при измерении артериального давления

Триангуляционный измеритель высоты облаков М-105.Триангуляционный измеритель высоты облаков М-105 предназначен для измерения высоты облаков над местом установки. Он может функционировать автономно и в комплексе с автоматическими метеостанциями. Принцип работы М-105 основан на тригонометрическом принципе определения высоты облаков с помощью оптической системы, состоящей из источника зондирующего излучения, фотоприёмника и заключается в определении высоты Н треугольника АВС, обычно прямоугольного, основание которого – расстояние между приёмником и излучателем , а стороны – отрезки их оптических осей, на которых одна ВС сканируется в процессе измерения. Измеритель состоит из прожектора, приемного устройства, преобразователя, самописца, блока управления самописцем и индикаторов.

Предельная инструментальная погрешность измерения высоты нижней границы облаков «Н» в диапазоне от 10 до 150 м составляет 15 м, от 150 до 300 м 0,1Н, от 300 до 1000 м 0,2Н.

Лазерный измеритель высоты облаков (ЛИВО).Прогресс, достигнутый в области конструирования оптических квантовых генераторов (ОКГ), обусловил их применение в лазерных измерителях высоты облаков. Вследствие большой мощности излучения по сравнению с мощностью излучения светолокаторов типа ИВ0-1М, ЛИВО обладает большим радиусом действия. ЛИВО включает в себя передатчик, приёмник синхронизатор, индикатор и пульт управления.

Метеорологические радиолокаторы.Метеорологические радиолокаторы (МРЛ-1, МPЛ-2, MPЛ-5) позволяют получать вертикальный пространственный разрез облаков при работе в режиме сканирования по углу места от 0 до 100° в направлении выбранного азимута. Нижняя граница облаков среднего и верхнего ярусов определяется с инструментальной погрешностью от 20 до 50% от измеряемой величины. Принцип действия МРЛ такой же, как любого радиолокатора. Также как и радиолокаторы, они состоят из передатчика, генерирующего электромагнитную энергию, антенны, излучающей эту энергии и принимающей эхо-сигналы, а также приемника, который усиливает и преобразует эхо-сигналы в видеоимпульсы, индикаторов, обеспечивающих визуальное наблюдение эхо-сигналов и их регистрацию.

Потолочный прожектор ПИ-45.В некоторых аэропортах наряду с основными комплексами, такими как ИВ0-1М, используются устаревшие потолочные прожекторы, которые позволяют только в ночное время измерить высоту облаков. Установка (рис.36) состоит из направленного вертикально вверх прожектора 1, оптического визира 2 и кабеля для подключения прожектора к электрической сети. Для определения нижней границы облаков включается (дистанционно) источник света, находящийся в фокусе параболического зеркала прожектора. Луч света, сформированный прожектором, достигает облака и оставляет на его нижней границе световое пятно. С помощью визира, расположенного на удалении от 100 до 500 м от прожектора, наблюдатель определяет угол, под которым видно световое пятно. Зная длину базы от наблюдателя до прожектора и вертикальный угол, вычисляется высота нижней границы облаков.

Определение высоты облаков с помощью шаров-пилотов

Метод определения высоты нижней границы облаков применяется при облачности более 5 баллов. Измерение заключается в определении времени между выпуском шара-пилота и моментом, когда шар-пилот начинает «туманиться» при входе в облачность.

Определение высоты пилотом с воздушного судна

Определение высоты пилотом осуществляется по высотомеру, который установлен на давление аэродрома в момент потери пилотом горизонтальной видимости. Эти данные уточняют инструментальные измерения, а иногда, например, при интенсивных осадках, являются наиболее надёжным способом измерения нижней границы облаков.

Точность измерения высоты по самолету не превышает (0,15Н).

Расчетные и визуальные способы определения высоты облаков.

При расчете высоты нижней границы облаков используются данные наблюдений с помощью радиозондов и эмпирические формулы. При подъеме радиозонда его датчик влажности фиксирует и передает на землю относительную влажность.

Источник

Облакомер: дотянуться до облаков

Недавно холдинг «Швабе» представил новое изделие для аэропортов – облакомер ДВО-3Л. Это специальный лазерный дальномер, который дистанционно измеряет расстояние от земли до нижней границы облаков. Что это за устройство и для чего нужно определять высоту облаков – в нашем материале.

Применение: точный прогноз на взлет и посадку

Облакомеры просто незаменимы в метеорологии и авиации, ведь именно в этих сферах так важно точное прогнозирование погодных условий. Одним из важнейших инструментов определения изменения метеоусловий является определение высоты облаков.

В метеорологии под высотой облаков подразумевается высота их нижней границы над поверхностью земли. В основном измеряют высоту облаков среднего и нижнего ярусов – это не выше 2500 метров. Важно определить высоту самых нижних облаков. Иногда она принимается равной нулю, например, при тумане.

Читайте также:  Стоимостные единицы измерения выражаются

Туман, осадки, ухудшенная видимость – это все следствия низкой облачности, которая занимает первое место среди погодных явлений, оказывающих наибольшее влияние на регулярность и безопасность полетов воздушных судов. Таким образом, применение измерителей высоты облаков, или облакомеров, – обязательное требование к аэропортам и аэродромам. Точный и оперативный прогноз погодных условий позволяет повысить безопасность при взлете и посадке воздушных судов. Помимо безопасности, очевидна и экономическая составляющая. По оценкам специалистов, правильный своевременный прогноз позволяет снизить почти на треть число метеорологически обусловленных нарушений графика полетов, а это в масштабе целой страны дает экономию в миллионы долларов в год.

Таким образом, измерение высоты нижней границы облаков при помощи облакомера является одним из важнейших параметров прогнозирования опасных погодных явлений. От оперативности и надежности таких прогнозов зависит не только работа любого аэропорта, но и многие отрасли промышленности и сельского хозяйства. Еще одна цель использования данного прибора – это определение уровня концентрации аэрозолей атмосферы. Сегодня, как известно, экологическая обстановка требует особого контроля за воздействием от хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

Принцип действия: как лазер распознает облака

Современный облакомер – это компактный и мобильный прибор, который при необходимости можно легко перевезти на любое расстояние. Работа такого прибора может быть основана как на лазере, так и на любом другом элементе, который способен выступать в качестве когерентного света. Сегодня все же одним из самых распространенных измерителей высоты облаков остается лазерный облакомер.

Данный прибор работает по давно известному принципу лидара (LIDAR англ. Light Identification Detection and Ranging «обнаружение, идентификация и определение дальности с помощью света»). Это устройство часто используют для получения и обработки информации об удаленных объектах. Например, их применяли даже для измерения расстояния до Луны.

Принцип действия лидара не имеет больших отличий от радара: направленный луч источника излучения отражается от целей, возвращается к источнику и улавливается высокочувствительным приемником, время отклика прямо пропорционально расстоянию до цели.

Главная особенность конструкции лазерного облакомера – это вертикальное расположение самого лазера и элемента, который выступает приемником света. Таким образом, лазерный импульс направлен вверх в атмосферу, а его продолжительность составляет всего несколько наносекунд.

Во время этих наносекунд некоторая часть энергии луча рассеивается. Рассеяние зависит от соотношения размеров частицы и длины волны, которая падает на частицу. В физике этот эффект называется рассеянием Ми. Таким образом, часть света рассеивается назад и улавливается приемником облакомера. Далее по установленной формуле рассчитывается полученное время задержки в расстояние.

ДВО-3Л: высокая точность и надежность

Современные облакомеры работают на специальных импульсных диодных лидарах, поскольку только лазеры данного типа гарантируют максимальную точность полученных результатов и высокую надежность работы. Одним из таких устройств и является лазерный импульсный облакомер ДВО-3Л разработки Лыткаринского завода оптического стекла (ЛЗОС) холдинга «Швабе».

Его главное отличие – повышенный в 16 раз интервал обслуживания по сравнению с предыдущими моделями. Этого удалось добиться за счет применения в конструкции в качестве источника излучения полупроводникового лазера сроком службы до восьми лет. Ранее в качестве источника использовалась импульсная лампа, требовавшая замены каждые полгода.

Среди других новшеств – возможность представления всей необходимой информации на пульт управления с цветным сенсорным дисплеем. Для сравнения, модели предыдущего поколения отображали информацию на индикаторе, а кнопки и другие элементы управления были механическими.

Как рассказали разработчики, во второй половине этого года пройдет опытная эксплуатация ДВО-3Л на четырех аэродромах в разных регионах страны. Облакомеры установят в районе взлетно-посадочной полосы. В процессе эксплуатации будут фиксироваться малейшие возможные нарушения и особенности работы: сходимость результатов с основными облакомерами при различных видах облачности и ее высоте, атмосферных осадках и тумане.

В холдинге отметили, что сроки серийного производства будут определены по результатам опытной эксплуатации. Уже на сегодняшний день в числе потенциальных заказчиков – метеорологические службы, в том числе филиалы «Авиаметтелеком Росгидромета» в Екатеринбурге, Сочи, Хабаровске и в других регионах страны.

События, связанные с этим

Pilad – российский бренд прицельной оптики

Лазерный микроскоп МИМ-340: увидеть живую клетку

Источник