44077

Использование функции рассеяния в энергетических расчетах измерительных радиосистем

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В данной работе был рассмотрен метод радио-акустического зондирования и его основные энергетические соотношения, так же произведен анализ расчётных энергетических соотношений для систем радиолокации и систем связи. Были рассмотрены модификации энергетических соотношений, для использования сигналов с разными формами огибающих.

Русский

2013-11-09

817.5 KB

7 чел.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Харківський національний університет радіоелектроніки

Факультет                                                Радіотехнічний_

                                                                      (повна назва)

Кафедра                                             Радіоелектронних систем

                                                                      (повна назва)

ВИПУСКНА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ГЮИК.ХХХХХХ.035 ПЗ

 (познака документа)

Використання функцiї роз’сiювання в енергетичних розрахунках вимiрювальних радiосистем _____________________________________________________________________________

(тема роботи)

Студент гр.      РТу-08-4              ___________________                    Покотиленко Б.К.

                         (шифр групи)                             (підпис)                                              (прізвище, ініціали)

Керівник  роботи               _________________                          проф. Карташов В.М.

                                                              (підпис)                          (посада, прізвище, ініціали)

Допускається до захисту

Зав. кафедри      ______________________                              проф.  Карташов В. М.

                                        (підпис)                                                                 (прізвище, ініціали)

                                                      

 

2012  р.

Харківський національний університет радіоелектроніки

Напрям  _________________________________________________________

(код, назва)

                                                                                                                   ЗАТВЕРДЖУЮ:

                                                                                                                   Зав. кафедри________________

                                                                                                                              (підпис)

                                                                                                                   “_____” _________________ 2012 р.

ЗАВДАННЯ

НА ВИПУСКНУ КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ БАКАЛАВРА

студентові                                   Покотиленко Б.К.

(прізвище, ім’я, по батькові)

  1.  Тема роботи   Використання функції роз’сiювання в енергетичних розрахунках вимiрювальних радiосистем

Вступ

1

Огляд літературних джерел з описом функції роз’сiювання

25.02.12

2

Огляд методу радiоакустичного зондування та основних енергетичних спiввiдношень.

10.03.12

3

Дослiдження Модифiкацiї енергетичних спiввiдношень.

27.03.12

Розробка розділу «Охорона праці»

25.04.12

Розробка графічного матеріалу

03.05.12

Написання пояснювальної записки

09.05.12

Рецензування та подача до ДЕК

11.05.12

РЕФЕРАТ

Атестаційна робота бакалавра: 72 сторінок, 39 малюнків, 9 таблиць, 1 додаток, 6 джерел.

Об'єкт дослідження – енергетичнi спiввiдношення вимiрювальных радiосистем.

Предмет дослідження - використання функцiї роз’сiювання в енергетичних розрахунках вимiрювальных радiосистем.

В даннiй роботi розглянутий метод радiоакустичного зондування, та його основнi енергетичнi спiввiдношення. Проводився  аналiз розрахункових енергетичних спiввiдношень, були розглянутi модифiкацiї енергетичних спiввiдношень, для використання сигналiв з рiзними формами огинаючих.

МЕТОД РАЗ, ФУНКЦIЯ РОЗ’СIЮВАННЯ, ОСНОВНЕ РIВНЯННЯ РАДIОЛОКАЦIЇ, ПОТУЖНIСТЬ СИГНАЛУ.   

РЕФЕРАТ

Аттестационная работа бакалавра: 72 страниц, 39 рисунков, 9 таблиц, 1 приложение, 6 источников.

Объект исследования – энергетические соотношения измерительных радиосистем.

Предмет исследования – использование функции рассеяния в основных енергетических расчётах измерительных радиосистем.

В данной работе был рассмотрен метод радиоакустического зондирования и его основные энергетические соотношения, так же произведен анализ расчётных энергетических соотношений для систем радиолокации и систем связи. Были рассмотрены модификации энергетических соотношений, для использования сигналов с разными формами огибающих.

МЕТОД РАЗ, ФУНКЦИЯ РАССЕЯНИЯ, ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИИ, МОЩНОСТЬ СИГНАЛА.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ

РАЗ – радиоакустическое зондирование;

РАС − радиоакустическая система;

АПС  атмосферный пограничный слой;

PA1 – передающая радиоантенна;

AA – акустическая антенна;

PA2 – приёмная радиоантенна;

Расдар  станция радиоакустического зондирования атмосферы;

РАС  радиоакустическая система;

РВП  радиолокационный ветровой профилер;

Тело рассеяния  объём заключенный между поверхностью функции  Z(r,q) и плоскостью r,q

ДН  диаграмма направленности;

РЛС  радиолокационная станция;

ХИРЭ  Харьковский институт радиоэлектроники;

ЭПР  эффективная площадь рассеяния;

Содар  станция акустического зондирования атмосферы;

Β  параметр нелинейности среды;

 функция когерентности волнового поля

 t - время

T0 - абсолютная температура

e – напряженность электрического поля радиоволны

Е – комплексная огибающая напряжённости электрического поля радиоволны

ε – диэлектрическая проницаемость

εs – состовляющая неоднородности диэлектрической проницаемости

F(r,q) – комплексная двумерная взаимокорреляционная функция рассеяния

ƒs – частота акустического излучения

ƒd – доплеровское смещение частоты

IR  - интенсивность рассеянного радиосигнала

𝜃 – угол рассеяния

λе – длнна электромагнитной волны

λs – длина волны акустических колебаний

- число длин волн в акустическом пакете

Pn – мощность помех

Ps – мощность акустического излучения

Pе – мощность электромагнитного излучения

P0 – амплитуда звукового давления

q – параметр расстройки условия Брэгга

– радиус – вектор точки пространства

- корреляционная матрица помех

Rе – акустическое число Рэйнольдса

S – комплексная огибающая акустического сигнала

SЕ – спектр комплексной огибающей радиосигнала

Ss – спектр комплексной огибающей акустического сигнала

Sy – взаимный энергетический пространственный спектр акустического и электромагнитного сигналов

Т - период следования радиоимпульсов

 - длительность акустического импульса

 - длительность радиоимпульса

σ - удельное сечение рассеяния звуковых волн

 - вектор скорости ветра

Vx, Vy, Vz - проекции вектора скорости ветра на оси координат (составляющие скорости ветра)

V - рассеивающий объем

es - векторный зондирующий радиоакустический сигнал

- вектор весовых коэффициентов адаптивной антенной решетки

Z(r,q) - модуль комплексной двумерной взаимокорреляционной функции

рассеяния

- несущая (круговая) частота звуковой волны

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

  1.   Обзор метода радиоакустического зондирования и основных энергетических соотношений
  2.  Физические принципы метода
  3.   Основные энергетические соотношения метода
  4.  Расчётные энергетические соотношения в системах радиолокации и системах связи.
  5.  Модификация энергетических соотношений
  6.    Анализ известных энергетических соотношений
  7.    Формы энергетических соотношений с использованием функции    рассеяния
    1.   Функция рассеяния и её основные свойства.
  8.   Усовершенствование известных энергетических соотношений
  9.  Охрана труда

Заключение

Перечень ссылок

Приложение А. Ведомость дипломного проекта

 


ВВЕДЕНИЕ

Жизнь и деятельность человека протекают в атмосфере Земли и зависят в значительной степени от ее состояния. Атмосфера - чрезвычайно сложный  динамичный объект, требующий для исследования соответствующих теоретических и экспериментальных методов. Традиционные контактные методы измерения не способны удовлетворить возрастающих требований к объему метеорологической информации. Основными их недостатками являются дискретность получаемых результатов в пространстве либо во времени и высокая стоимость высотных измерений, для выполнения которых используются специальные средства доставки датчика в исследуемую область: метеорологические мачты, аэростаты, самолеты, вертолеты, ракеты и т.д.

Поэтому в последнее время интенсивно развиваются методы дистанционного зондирования атмосферы электромагнитными и звуковыми волнами, позволяющие производить практически непрерывные измерения во всем доступном для данного метода диапазоне высот и обеспечивающие малые затраты на проведение повторных измерений. При размещении аппаратуры на поверхности Земли, авиационных и космических носителях обеспечивается уникальная возможность оперативного сбора данных в глобальном масштабе. Особенно актуальным развитие данного направления становится в связи с возрастающими масштабами антропогенного воздействия на окружающую среду.

Значительные возможности по определению параметров атмосферы предоставляют методы радиоакустического и акустического зондирования (РАЗ, АЗ), имеющие ряд существенных преимуществ перед другими дистанционными методами. Гораздо более высокая степень взаимодействия звуковых волн с атмосферой, чем у электромагнитных волн большинства областей спектра, обеспечивает наряду с информативностью относительно невысокую стоимость и простоту соответствующих устройств зондирования.

Целью данной квалификационной работы является анализ известных энергетических соотношений метода и их модификация.

Целью раздела «Охрана труда» является создание безопасных и безвредных условий труда на рабочем месте пользователя ПЭВМ.

1 ОБЗОР МЕТОДА РАДИОАКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

И ОСНОВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ

Современный этап развития станций акустического и радиоакустического  зондирования (содаров и расдаров) характеризуется освоением их промышленного производства в ряде стран и широким использованием при  решении многих важных задач научного и прикладного содержания, среди  которых выделяются следующие:

1) изучение физических процессов в атмосфере, в частности, для совершенствования методов прогноза погоды и теории климата.

2) мониторинг атмосферы в крупных городах и промышленных районах для предсказания чрезвычайных ситуаций, а также выявления и предсказания опасных с точки зрения загрязнения воздуха метеорологических условий.

3) исследование различных аспектов распространения и рассеяния радио, световых и звуковых волн в атмосфере.

4) метеообеспечение взлета и посадки летательных аппаратов.

Существующие методы измерения параметров атмосферы делятся на две группы: контактные и дистанционные. Среди дистанционных методов зондирования в настоящее время наиболее развиты и перспективны для практического применения следующие: радиолокационный, акустический, радиоакустический, лазерный.

Радиолокация занимает прочное место в исследованиях атмосферы и широко используется в практике метеонаблюдений. Источниками рассеянного сигнала в метеорологических радиолокационных станциях (MPJIC) могут выступать как гидрометеоры (капли дождя, частицы снега, тумана, облаков), так и турбулентные образования «ясного неба». Некогерентные МРЛС, использующие рассеяние на гидрометеорах, предоставляют возможность определять свойства наблюдаемых метеообразований по энергетическим параметрам принимаемого сигнала, доплеровские (когерентные) станции этого: типа позволяют дополнительно измерять динамические характеристики перемещения и эволюции метеообразований по спектру радиосигнала. Информативными являются методы поляризационного распознавания классов метеообъектов, реализуемые как в когерентных, так и в некогерентных станциях.

Работа лазерных метеорологических локаторов - лидаров основана на рассеянии световых волн частицами атмосферного аэрозоля, а также молекулами кислорода, азота, натрия и др. Лидары способны оценивать скорости движения рассеивателей как в верхних слоях атмосферы (для этого используется ультрафиолетовый диапазон излучения), так и в нижних слоях (при использовании видимого и инфракрасного диапазонов). Скорость ветра определяется по доплеровскому сдвигу частоты рассеянного сигнала, либо путем оценивания скорости перемещения в пространстве рассеивающих структурных неоднородностей с использованием корреляционного анализа интенсивностей принимаемого сигнала.

Радиолокационные и лазерные средства позволяют получать ценную метеоинформацию с достаточно больших территорий и высот.  Однако приземный и пограничный слои атмосферы, а также прилегающие к ним области высот, играющие чрезвычайно важную роль в жизнеобеспечении всего живого на Земле и формировании протекающих метеопроцессов, не могут быть детально исследованы существующими радиолокационными и лидарными станциями.

Большие возможности для исследования нижних слоев атмосферы предоставляют методы дистанционного зондирования с использованием звуковых волн - акустический и радиоакустический методы. Звуковые волны гораздо интенсивнее взаимодействуют с атмосферой, чем электромагнитные волны радио и оптического диапазонов, что, с одной стороны, расширяет их возможности по оцениванию метеопараметров, с другой стороны, снижает проникающую способность, а следовательно, дальность зондирования. В соответствии с этим, диапазон дальности акустических и радиоакустических локаторов ограничен, как правило, высотами порядка нескольких километров, а наиболее подходящим объектом для их использования является атмосферный пограничный слой (АПС).

Можно выделить следующие основные виды взаимодействия звуковых волн со средой, которые могут быть положены в основу методов определения параметров атмосферы: 1)зависимость скорости звука от значений метеопараметров; 2)рассеяние на неоднородностях; 3)поглощение, имеющее сильную частотную зависимость; 4)рефракция; 5)доплеровский сдвиг частоты при отражении от движущихся неоднородностей; 6)флуктуации амплитуды и фазы волны, обусловленные турбулентностью.

  1.  Физические принципы метода

Дистанционное зондирование атмосферы акустическими волнами основано на рассеянии звуковых волн мелкомасштабными неоднородностями показателя преломления обусловленными турбулентными флуктуациями температуры, скорости ветра и влажности.

В методе радиоакустического зондирования (РАЗ) атмосферы определение метеопараметров осуществляется по характеристикам радиосигнала, отраженного от распространяющегося в атмосфере звука. За всю сорокалетнюю историю метода РАЗ отношение к нему исследователей и потенциальных потребителей информации неоднократно менялось от восторженно- оптимистического до крайне пессимистического и наоборот. Вначале это было связано с тем, что метод сразу был предложен как практический для определения метеопараметров до высот в несколько десятков километров. Однако многочисленные аспекты распространения звука в реальной атмосфере и механизма взаимодействия радиоволн со звуком не были к тому времени в достаточной степени изучены.

В методе радиоакустического зондирования, основанном на радиолокации, распространяющейся в атмосфере звуковой волны, получение отраженного  сигнала становится возможным в силу частичного отражения радиоволны от акустических колебаний, которые, распространяясь в  атмосфере, модулируют плотность воздуха и, следовательно, создают неоднородности диэлектрической проницаемости.

Достаточный для обработки и регистрации уровень отраженного радиосигнала может быть получен только в случае выполнения некоторых условий. Во-первых, необходимо отражение от «цуга» акустических волн длиной  при , во-вторых, требуется выполнение условия Брэгга (1.1):

                                                                                                     (1.1)

где  -длинна электромагнитной волны, - длинна волны акустических колебаний, - угол между фронтом акустической волны и направлением распространения радиоволны.

Выполнение условия Брэгга приводит к тому, что радиоволны, отраженные от различных участков акустического цуга, складываются синфазно, и амплитуда суммарного отраженного радиосигнала увеличивается. В радиоакустическом зондировании излучение радио- и акустической волн обычно производят совмещенными или близко расположенными источниками, а интересуются обратным рассеянием. Угол  при этом равен  или близок к этому значению.

Кроме явления когерентного сложения рассеянных звуком радиоволн для РАЗ характерно также фокусирующее действие распространяющихся звуковых фронтов, представляющих собой протяженные сферические отражатели. Отраженный радиосигнал вследствие этого представляет собой у поверхности Земли пучок сферических сходящихся волн След пучка на горизонтальной плоскости получил название «пятна». Фокусирование электромагнитных колебаний и их синфазное сложение при отражении от различных участков акустической волны могут обеспечить значительные энергетические преимущества метода, однако для этого требуется выполнение определенных условий, накладываемых на аппаратуру и параметры излучаемых сигналов.

Влияние неоднородностей атмосферы на звуковые волны значительно сильнее, чем на электромагнитные колебания. Так, звуковые волны в  чувствительнее радиоволн к турбулентным температурным неоднородностям атмосферы. В связи с этим в задаче радиоакустического зондирования можно пренебречь влиянием неоднородностей атмосферы на распространение радиоизлучения и ограничиться их влиянием только на параметры звукового излучения. При этом звуковые колебания выступают своеобразным датчиком, а радиоволны - переносчиком информации, что делает метод радиоакустического зондирования достаточно чувствительным к изменениям метеопараметров в атмосфере и защищенным от негативного влияния среды при переносе информации от исследуемого слоя к поверхности земли.

В настоящее время в РАЗ и АЗ наиболее развиты методики определения метеопараметров, основанные на зависимости скорости звука от состояния атмосферы. Скорость звука в неподвижной среде определяется выражением:

                                                  ,                                        (1.2)

Где  – показатель адиабаты (отношение теплоёмкостей при постоянном давлении  и постоянном объёме ).

R – универсальная газовая постоянная,

 – абсолютная температура,

µ - молекулярный вес воздуха.

Коэффициент  для для воздуха слабо зависит от давления, температуры, влажности и на практике обычно считают = const. При необходимости поправки на эти зависимости могут быть учтены.

Скорость звука при наличии ветра:

                                                                                                  (1.3)

Где V – вектор скорости ветра

n=;   – волновой вектор

Скорость звука функционально связана с температурой атмосферы и скоростью ветра, которые и могут быть определены при измерении характеристики  среды. Для этой цели разработаны соответствующие акустические и радиоакустические методики зондирования, позволяющие определять указанные метеопараметры.

Наибольшее развитие и распространение среди акустических способов измерения параметров атмосферы получили метод определения скорости и направления ветра по доплеровскому сдвигу частоты рассеянных сигналов и амплитудный метод определения параметров турбулентности.

Преимущества применения радиоакустических локаторов (расдаров), по сравнению с другими дистанционными средствами зондирования, проявляются в наибольшей степени при измерении температурных профилей в нижней тропосфере. В настоящее время РАЗ - единственный дистанционный метод, обеспечивающий на практике приемлемую точность измерений температуры в данном высотном диапазоне.

В соответствии со своими возможностями средства акустического и радиоакустического зондирования находят применение при решении следующих практически важных задач.

1. Получение больших массивов экспериментальных данных по распределению метеопараметров в пограничном слое атмосферы. Это необходимо для создания общей теории АПС.

2. Долгосрочное и оперативное прогнозирование атмосферных загрязнений в крупных городах и промышленных районах. Состоит в предварительном  детальном изучении средних значений метеопараметров и их изменчивости  (например, розы ветров) в местах постройки химических и металлургических  комплексов, а также оперативном предсказании опасных для загрязнения воздуха  метеорологических ситуаций.

3. Повышение безопасности взлета и посадки летательных аппаратов. Эта задача решается путем непрерывного контроля метеорологических, прежде всего ветровых, условий вблизи взлетно-посадочных полос аэродромов.

4. Исследование различных аспектов распространения радио и световых волн в пограничном слое путем контроля пространственно-временных изменений  электромагнитных параметров атмосферы. Долговременные данные о  распределении электромагнитных параметров могут, например, использоваться при выборе мест для строительства обсерваторий и РЛС слежения за спутниками.

5. Изучение и прогнозирование условий распространения акустических шумов, в частности, условий распространения мощных звуковых помех на приземных трассах на значительные расстояния.

6. Измерение метеопараметров в процессе проведения оперативных работ по активным воздействиям на туманы (например, с целью вскрытия взлетно-посадочных полос аэродромов).

Несмотря на значительные успехи в развитии дистанционных методов, они в настоящее время не могут полностью заменить традиционную метеорологическую технику, поскольку также обладают рядом ограничений и нуждаются в дальнейшем развитии и совершенствовании. Наиболее существенные недостатки и ограничения систем РАЗ и АЗ обсуждаются далее в работе.

Радиоакустические системы измерения метеопараметров. В первых системах РАЗ использовались импульсные радио и акустические сигналы и строились они по моностатической схеме, в которой фазовые центры всех антенн совмещены в одной точке.

В большинстве последующих установок РАЗ применялись импульсное акустическое излучение и непрерывное монохроматическое радиоизлучение, использовались отдельные, разнесенные на некоторое расстояние приемная и передающая радиоантенны (рис. 1.1). Передающая акустическая антенна, как правило, располагается посредине между радиоантеннами. Такая схема расположения антенн в совокупности с указанной комбинацией зондирующих радио и акустического сигналов (схема построения системы) получила название «основной».

К середине 80-х годов, когда сформировались принцип построения  структура доплеровской радиоакустической системы (РАС), в мире насчитывалось около 10 работающих установок РАЗ, большинство из которых были построены по основной схеме.

Отличия известных установок состояли, в основном, в используемых диапазонах длин волн, мощностях излучения и числах длин волн в акустическом импульсе. Заметим, что число длин волн в акустическом импульсе (длительность акустической посылки) легко может быть изменено и не является в этом смысле существенной характеристикой.

Все имевшиеся к тому времени системы (кроме ЕМАС и РАЗ-10) были стационарными. В качестве передающих и приемных радиоантенн чаще всего использовались параболические зеркальные антенны, в качестве акустических излучателей - решетки динамиков.

   

                  

Рисунок 1.1 - Схема расположения антенн:

PA1 – передающая радиоантенна; AA – акустическая антенна; PA2 – приёмная радиоантенна

Некоторые структурные особенности имеет установка РАЗ-10, разработанная в Харьковском институте радиоэлектроники (ныне ХНУРЭ). Здесь радио и акустическая антенны размешаются так же, как и обычно, в основной схеме, только на вращающейся платформе, а акустическая антенна, кроме того, может перемещаться в направлении, перпендикулярном линии, соединяющей центры радиоантенн. Сделано это с целью компенсации в небольших пределах ветрового сноса звукового пакета. Работоспособность установки при смещенной акустической антенне обеспечивается путем вращения платформы до появления в приемнике отраженного радиосигнала. Затем акустическую антенну смещают на большую величину и добиваются получения отраженного сигнала из следующей точки профиля. Это позволяет несколько увеличить дальность действия установки и производить грубую оценку скорости и направления горизонтального ветра исследуемом слое атмосферы.

Типичная структурная схема расдара представлена на (рис. 1.2.) Радиоканал РАС реализуется по схеме «истинной когерентности», когда выходной сигнал радиопередатчика и все гетеродинирующие напряжения приемника формируются от одного высокостабильного задающего генератора путем умножения его частоты в необходимое число раз. Такая схема построения позволяет при использовании задающего генератора, обладающего достаточной кратковременной стабильностью частоты, получать необходимую точность оценок скорости звука в атмосфере. Измеритель доплеровской частоты может быть реализован в аналоговом или цифровом виде. ПЭВМ выполняет функции синхронизации, управления и адаптации, а также обработки результатов измерений.

 

Рис. 1.2. Структурная схема расдара

Особенность систем РАЗ состоит в необходимости выполнения условия Брэгга (1.1), которая диктуется как энергетическими, так и информационными соображениями. При использовании простых акустического и электромагнитного зондирующих сигналов изменение с высотой температуры и радиальной скорости ветра приводит к нарушению соотношения Брэгга. Достаточно сильный отраженный сигнал существует только в некотором диапазоне высот, причем, чем больше длительность акустического импульса (число длин волн Ns в импульсе), тем меньше этот диапазон.

Настройка на условие Брэгга для каждой из точек профиля («площадок») вручную путем изменения частоты излучаемого звукового сигнала занимает достаточно много времени, которое в зависимости от количества «площадок», может составлять 0,5-3 часа.

Используемый алгоритм измерений значительно ограничивает оперативность получения профилей метеопараметров - качество, являющееся одним из основных потенциальных достоинств метода. Кроме того, такое время соизмеримо со временем квазистационарности процессов в атмосфере, в течение которого можно производить осреднение.

Кардинальным решением вопроса о повышении оперативности радиоакустического зондирования и точности измерения метеопараметров является подстройка частоты электромагнитного излучения под условие Брэгга по мере продвижения простого акустического импульса в атмосфере.

Поскольку обеспечить выполнение условия Брэгга во всем диапазоне изменения акустических длин волн с помощью подстройки частоты радиосигнала не представляется возможным, то медленные (в том числе сезонные и суточные) изменения метеопараметров целесообразно компенсировать подстройкой частоты звукового генератора. Такая периодическая подстройка частоты звука может быть выполнена по прямым измерениям температуры и скорости ветра у поверхности земли и может осуществляться автоматически либо оператором. Компенсацию быстрых изменений длины акустической волны (в течение времени распространения акустического пакета) необходимо производить изменением частоты радиоизлучения. Так, чтобы обеспечить выполнение условие Брэгга при изменении температуры атмосферы с высотой на 10° С необходимо иметь возможность перестройки частоты радиосигнала в пределах 1,5 % с точностью порядка 0,05 % и скоростью порядка 0,1 % за 0,1 с.

Однако сведения об успешной реализации подобных процедур на практике отсутствуют, что объясняется технической сложностью задачи, с одной стороны, и несовершенством алгоритмов управления частотами зондирующих сигналов - с другой.

В случае использования в системах РАЗ дискретной приемной радиоантенны схема излучения и приема сигналов, представленная на рис. 1.1, несколько видоизменяется, - приемная антенна (на рис. 1.1 она обозначена как РА2) замешается антенной решеткой Для эффективного использования апертуры решетки передающие электромагнитная и акустическая антенны могут перемещаться при изменении метеоусловий, занимая положение с наветренной стороны, либо используется соответствующее количество передающих антенн, которые переключаются. Разработаны соответствующие алгоритмы обработки сигналов для такой схемы позволяющие, к частности, оценивать координаты центра пятна рассеянных колебаний, перемещающегося в процессе измерений по апертуре решетки.

Достаточно удачная комбинация зондирующих сигналов, получившая широкое распространение на практике, - импульсный акустический сигнал с синусоидальным заполнением и непрерывный монохроматический радиосигнал, также предложена инженерами. Ряд теоретических работ, посвященных анализу некоторых типов зондирующих сигналов, появились позднее. Полученные в них результаты подтвердили правильность инженерной интуиции, подсказавшей использование указанной комбинации сигналов, и несколько расширили представления о свойствах и возможностях других видов зондирующих колебаний.

Значительные технические успехи достигнуты в последнее время в достаточно близкой к системам РАЗ области – разработке ветровых профилеров. Ветровой профилер по существу представляет собой электромагнитный канал радиоакустической системы, спроектированный и построенный таким образом, чтобы принимать очень слабые сигналы, полученные от распределенных в пространстве турбулентных неоднородностей. Естественно, что, являясь сложным стационарным (и дорогостоящим) сооружением, РВП способен принимать также и радиосигнал, рассеянный на когерентной акустической посылке. Однако, чтобы реализовать заложенные в нем богатые, прежде всего энергетические возможности при работе с АВП, необходимо в процессе проектирования (доработки) учитывать появляющиеся системообразующие связи.

Основные характеристики РВП – диапазон исследуемых высот и пространственное разрешение определяются в значительной степени несущей частотой .

                                                                                                                    

Таблица 1.1       Диапазон частот для применения в РВП

Условное обозначение диапазона

Выделенная полоса частот, МГц

50 МГц

40-80 (47-68)

400 МГц

440-450 (420-435; 438-450); 470-500

1000 МГц

904-928; 1235-1241; 1270-1295; 1300-1375

В соответствии с характеризующими их параметрами РВП можно подразделить на следующие классы.

1. Станции с интервалом исследуемых высот 1-30 км, работающие в диапазоне 50 МГц, Имеют антенные системы в виде ФАР (размеры порядка 100 мх100 м), излучаемая импульсная мощность достигает 1 МВт.

2. Станции, работающие в диапазоне 400 МГц (иногда 50 МГц), интервал исследуемых высот которых составляет 0,5-18 км. Размеры антенн порядка 10 м х10 м, импульсная мощность от 10 до 400 КВт.

3. Станции для исследования нижней тропосферы (интервал высот 0,3-6 км) работающие в диапазоне 900 - 1375 МГц. Импульсная мощность излучения примерно 1 КВт, антенны - параболойдного типа, либо ФАР с апертурой  более 3 . Стоимость подобных коммерческих станций от 250 тыс. до 2 млн. долларов.

Независимо от значения  и диапазона высот все РВП выполняют измерение полного вектора скорости ветра по методикам 3-х или 5-ти зондирований, которые являются разновидностями методики 4-х зондирований.

Особенности построения аппаратуры РВП  и используемых алгоритмов обработки сигналов определяются следующими обстоятельствами:

- мощность принимаемых полезных сигналов находится, как правило, ниже уровня мощности внутренних шумов, РВП работаю при соотношении сигнал/шум – меньше еденицы;

- доплеровский сдвиг частоты рассеянных сигналов составляет еденицы Гц;

- наличие в полосе частот полезного сигнала интенсивных внешних помех, иногда на несколько порядков превышающих полезный сигнал;

- динамический диапазон рассеянных сигналов для интервала исследуемых высот составляет 60-90 Дб.

Измерения скорости звука в атмосфере методом РАЗ производят по доплеровскому сдвигу частоты  отраженного от звуков посылки радиосигнала

                                                                                                                (1.4)

Эти измерения являются основными при определении температуры среды и компонентов скорости ветра.

В случае зондирования в одном направлении возможно определение температуры. При этом неопределенность слагаемого Vn в (1.3) вносит в значение температуры ошибку, которая оценивается по формуле:

                                                                                                       (1.5)

Для повышения точности определения температуры атмосферы применяют либо осреднение результатов некоторого числа измерений скорости звука используя предположение о близости среднего значения вертикальной составляющей скорости ветра к нулю, либо измеряют ее по доплеровскому сдвигу частоты отраженного акустического сигнала, полученного из той же области, что и электромагнитный сигнал. Если измерение скорости звука производят с использованием профилера, то для коррекции температуры используют значение лучевой скорости ветра, определяемое по отражениям от ясного неба.

Способ четырех зондирований для определения температуры и полного вектора скорости ветра состоит в следующем. Последователь»: производится зондирование атмосферы в четырех различных направлениях  решаются системы уравнений, полученные для совокупности выбранных высот, относительно температуры  и трех составляющих скорости ветра Vx, Vy, Vz.

           

Рис. 1.3. Схема зондирования в четырёх направлениях:

1,2,3,4 – направления зондирования

Скорость распространения звука в i-м направлении:

                                         ,                                       (1.5)

где - направляющие косинусы i- го направления зондирования

Методика зондирования в двух направлениях, лежащих в плоскости вектора сворости горизонтального ветра, позволяет приближенно оценить составляющие горизонтального ветра ,. Вертикальная составляющая  ввиду ее малости считается равной нулю.

Возможна комбинированная методика, состоящая в определении вертикального компонента скорости ветра по результатам измерений вертикальным моностатическим содаром и температуры в результате совместной обработки информации, полученной по акустическому и радиоканалам. Составляющие  при этом определяются способом двух зондирований.

Способ радиоакустического определения влажности основан на значительной зависимости коэффициента затухания  звуковых волн от упругости водяного пара. Для определения влажности воздуха методом РАЗ требуется выполнить зондирование на двух акустических частотах, характеризующихся существенным различием в значениях ,. Измеряются амплитуды радиосигналов, рассеянных звуковыми волнами. Метод сложен в практической реализации и не обеспечивает хорошей точности в силу зависимости амплитуды отраженного радиосигнала от многих других параметров атмосферы: температуры; скорости ветра; параметров турбулентности.

Комбинированные системы РАС - РВП позволяют измерять скорость звука, скорость ветра и температуру, а также их флуктуации. На основании этих данных могут быть определены некоторые дополнительные характеристики атмосферы, например, поток тепла, момент количества движения.

Предложено несколько различных способов определения теплового потока: метод вихревой корреляции; метод энергетического баланса; дисперсионный метод и др. Часть предложенных методов проверена Ангевином экспериментально.

Важной характеристикой систем дистанционного зондирования атмосферы является их пространственное разрешение. В системах радиоакустического, зондирования в случае измерения по проходу одного акустического импульса пространственное разрешение определяется продольным и поперечным размерами акустического пакета. При зондировании в нескольких направлениях значения метеовеличин находятся как средние для той части пространства, которая ограничена выбранными направлениями зондирования.

Кроме того, при последовательном зондировании в различных направлениях к разнесению измерений по пространству добавляется разнесение по времени. По этой причине таким способом можно измерять лишь средние но пространству и по времени значения метеовеличин. В некоторых задачах требуется измерение «мгновенных» значений метеовеличин вдоль заданного направления.

Получение профилей параметров атмосферы зондированием в нескольких направлениях требует также выполнения большого числа единичных измерений. Для зондирования в четырех направлениях их число определяется формулой K=4mn, где n - количество точек в профиле; m- количество измерений в каждой точке для одного направления.

Если в расдаре применяется простейший способ определения скорости звука «по площадкам», когда при посылке одного акустического импульса скорость звука определяется лишь в одной точке, то общее время измерения профиля может достигать нескольких часов, а следовательно, на точность полученных значений существенное влияние оказывает нестационарность процессов в атмосфере.

Максимальная дальность действия систем радиоакустического зондирования, построенных по основной схеме, в значительной степени ограничена действием горизонтального ветра. Так, уже при скорости горизонтального ветра 4-5 м/с измерение метеовеличин методом зондирования в четырех направлениях становится практически невозможным. Это объясняется смещением пятна отраженных электромагнитных колебании с апертуры приемной антенны.

Излученный в атмосферу акустический импульс переносится  горизонтальным ветром, что приводит к изменению взаимного угла наклона фронтов акустической и электромагнитной волн. Отражение радиоволн от сферических волновых фронтов, созданных акустическим импульсом, является зеркальным. Следовательно, это приводит к перемещению пятна отраженных колебаний в горизонтальной плоскости вблизи поверхности земли. Величина перемещения является наибольшей при зондировании в направлениях, перпендикулярных вектору скорости горизонтального ветра. При зондировании в наклонных направлениях, лежащих в плоскости вектора скорости горизонтального ветра, проекция этого вектора на направление зондирования увеличивается, и смещение пятна уменьшается. Но даже при работе в этих направлениях энергетический потенциал системы, заложенный в акустическом и радиоканалах, реализуется далеко не полностью.

Так как в методике двух зондирований излучение осуществляется в плоскости вектора скорости горизонтального ветра, то дальность при этом будет несколько выше, чем при четырех зондированиях.

Значительное влияние на дальность радиоакустического зондирования оказывают также следующие процессы: молекулярное поглощение энергии акустических волн во влажном воздухе; уменьшение интенсивности отраженного радиосигнала (в пятне) вследствие влияния турбулентности на акустический пакет.

В комбинированной системе РАС - РВП становится возможным прием турбулентного фона от деформированного турбулентностью, акустического пакета, что уменьшает ветровое ослабление рассеянного радиосигнала и может существенно увеличить дальность зондирования. Впервые возможности значительного увеличения дальности РАЗ были продемонстрированы, когда используя MU радар с узконаправленным лучом удалось получить рассеянный сигнал с высот до 22 км. Теоретически рассматривалась возможность выполнения измерений с использованием метода РАЗ в стратосфере и ионосфере.

Известные виды уравнения дальности радиоакустического зондирования получены для простых акустических и электромагнитных сигналов с прямоугольными и гауссовскими огибающими. При использовании других форм зондирующих колебаний, в частности сложных, определение расчетным путем мощности рассеянного радиосигнала, приходящего, с определенной высоты,максимальной дальности зондирования и точности оценивания метеопараметров на выбранных высотах становится затруднительным.

Заметим, что в настоящее время метод радиоакустического зондирования часто определяют как метод, основанный на измерении локальной скорости звука доплеровским путем. Однако такая характеристика не является полной, а отражает только часть его возможностей. Уже сейчас известны способы позволяющие определять скорость и направление ветра влажность воздуха характеристики турбулентности, использующие для этого другие информативные признаки (параметры) сигнала амплитуды; координаты центра пятна; прихода рассеянной волны.

Дальнейшее развитие метода, видимо, будет происходить как по пути совершенствования известных способов, так и в результате разработки новых, в основу которых будут положены описанные выше механизмы взаимодействии звуковой волны с атмосферой.

  1.  Основные энергетические соотношения метода

В данном подразделе представлены несколько различных энергетических формул предназначенных для расчета дальности радиоакустических систем и систем связи.

 

Представим одну из формул радиоакустического зондирования, которая имеет вид:

                                            (1.6)

а так же формула для отношения сигнала к шуму                                                                                                                                                                         ,                    (1.7)    

где - мощность принятого  сигнала, Вт;  – излучаемая акустическая мощность, Вт;   - излучаемая мощность радара, Вт; N – число длин волн в акустическом импульсе;  -  - произведение коэффициентов усиления всех трёх антенн;  (град) – наименьший из раскрывов диаграмм направленности звуковой и радиоантенн; H – высота зондирования, м;  – коэффициент ослабления (по мощности) акустической волны, Дб;  – частотная полоса приёма сигнала, Гц;   - шумовая температура, К; =1,4  – постоянная Больцмана;  - расстояния от нижней и верхней границ акустического импульса соответственно; B – коэффициент зависящий от нарушения условия Брэгга:

B=4,         (1.8)

x=(q-2k), y=(q+2k), k=.            

Далее приведём выражение полученное Ульяновым, для расчета мощности рассеянного радиосигнала, которое имеет вид:

,           (1.9)

             

где  – коэффициенты усиления соответственно акустического излучателя, передающей и приёмной радиоантенн;

- ширина диаграммы направленности акустического излучателя;

γкоэффициент учитывающий температурную и ветровую рефракцию;

 – коэффициент потерь в системе.

Все выше указанные уравнения могут быть представлены  в следующем обобщённом виде:

                                                        ,                                                (1.10)

где  - множитель зависящий от характеристик системы и среды, имеющий размерность мощности;

B – множитель учитывающий нарушения условия Брэгга.

Далее приведём выражение для вычисления плотности мощности сигнала в фокусе приёмной антенны:

          .       (1.11)

При расчетах интенсивности не требуется такой высокой точности, как для частоты. Поэтому в связи с тем, что и , эту формулу можно упростить, полагая , . Тогда получаем выражение вида:

                                 (1.12)

Как видно, плотность мощности сигнала определяется в первую очередь экспоненциальным множителем, в котором главным является член, связанный с нарушением условии Брэгга к = 0. Первый же член экспоненты влияет на энергетику только в области минимальных дистанций зондирования, так как в дальней зоне ( > 1)

Интересным является то, что интенсивность сигнала пропорциональна квадрату числа N длин волн, укладывающихся в акустическом импульсе (k), - следствие того, что амплитуда синфазно собирается со всей звуковой “стопы” и, стало быть пропорциональна N. “Острота” зависимости  от расстройки к тем выше, чем больше N. Это становится нагляднее, если представить выражение (1.12) в следующем виде:

,

                          .                   (1.13)

Таким образом мы убедились в том, что существуем большое множество формул для расчета дальности радиоакустических систем и систем связи, которые в основном схожи между собой, различие могут быть в некоторых коэффициентах.

1.3 Расчётные энергетические соотношения в системах радиолокации и системах связи.

 Приведём основное уравнение радиолокации в свободном пространстве с пассивным ответом, которое имеет вид:

           D=.                                     (1.14)

Выразим из выше приведённой формулы  минимальную мощность сигнала :

 

Зададим значения коэффициентов входящих в состав приведённого выражения:

;  ; ;  ;   см;           .

Проследим за изменениями зависимости мощности  от расстояния D и представим графики:

Рисунок 1.1 – Зависимость минимальной мощности сигнала  от расстояния D

Далее проделаем  аналогичные действия, но для уравнения радиолокации в свободном пространстве с активным ответом:

                                  D=                                      (1.15)

Выразим из данной формулы минимальную мощность сигнала :

Зададим значения коэффициентов входящих в состав выражения:

; = 2.5;  ;  ;

см; ; ; D=500 км:

Проследим за изменениями зависимости мощности  от расстояния D и представим графики: (рис.1.2):

                            Рисунок 1.2 – Зависимость минимальной мощности сигнала  от расстояния D

Таким образом, мы наблюдаем различия в изменении мощности сигнала P, в двух формулах для расчёта дальности действия РЛС.

2 МОДИФИКАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ

2.1 Анализ известных энергетических соотношений

В данном подразделе приведём несколько членов, отличающихся друг от друга, которые входят в состав формулы для расчета дальности действия РЛС.

Выражение для расчета мощности рассеянного радиосигнала, полученное Ульяновым, имеет вид:

      (2.1)

где  – мощность акустического излучения;  ,  - коэффициенты усиления соответственно акустического излучателя передающей и приёмной радиоантенн;  – число длинн волн акустическом пакете;  - коэффициент потерь в системе;  – коэффициент, учитывающий ветровую и температурную рефракции;  – коэффициент затухания звуковых волн;  - ширина диаграммы направленности акустического излучателя;

Из этой формулы выделим член, который обозначим как “B”:

   B=                                             (2.2)

Проанализируем зависимость B от соотношения . Обозначим  как “Q1”. Зададим значение коэффициентов входящих в состав приведённого члена:

; Q1 = 0.45

Приведём график зависимости параметра B от параметра , который показан на рис.2.1:

Рисунок 2.1 - Зависимость параметра B от параметра Q1

Далее изменим  в пределах 40…100,  проследим за изменениями и представим графики зависимости параметров B от параметров Q1:

 

Рисунок 2.2 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 40

Рисунок 2.3 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 50

Рисунок 2.4 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 60

Рисунок 2.5 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 70

Рисунок 2.6 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 80

Рисунок 2.7 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 90

Рисунок 2.8 - Зависимость параметров B от параметров Q1, при  = 100

Проделаем аналогичные действия, но уже со множителем использующимся в формуле Кона, где он выглядит немного иначе:

B=                                 (2.3)

Соотношение  обозначим буквой “А”. Зададим значение коэффициентов:

,   = A = 0.45

Приведём график зависимости параметра B от значений параметра (рис.2.9):

Рисунок 2.9 - Зависимости параметров B от параметров А

Далее изменим  в пределах 40…100, проследим за изменениями и представим графики зависимости параметров B от параметров А.

Рисунок 2.10 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 40

Рисунок 2.11 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 50

Рисунок 2.12 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 60

Рисунок 2.13 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 70

Рисунок 2.14 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 80

Рисунок 2.15 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 90

Рисунок 2.16 - Зависимость параметров B от параметров A, при  = 100

2.2  Формы энергетических соотношений с использованием функции рассеяния

Функция рассеяния F(r,q), описывающая радиосигнал, рассеянный на звуковой посылке, являете комплексной. Она содержит в себе информацию об огибающей и фазовой структуре колебания и может быть представлена, как известно, модулем к аргументом или двумя квадратурными составляющими.

Поскольку квадрат двумерной функции  (r,q), не инвариантен относительно двумерного преобразования Фурье, то наряду с введенной ранее формой F(r,q) представления функции рассеяния могут быть использованы также и другие ее формы. Одна из них получается замещением координаты r частотной переменной k в результате следующего преобразования:

F(r,q) =

Для фиксированного значения параметра q функция F(k,q) определяет пространственный спектр рассеянного сигнала, соответствующий временному спектру. Две другие формы представления получаются из имеющихся функций их обратным преобразованием Фурье по координате q:

F(k,l) =  ,

F(r,l) =  .

Каждое из этих представлений имеет определённые характерные  особенности. При решении конкретных задач анализа и синтеза сигналов необходимо использовать наиболее удобные и соответствующие физическому содержанию задачи представления.

Для анализа зондирующих сигналов в большей степени подходят (из числа! указанных) функции F(r,q), F(k,q). Первая из них позволяет изучать огибающие рассеянных сигналов и их тонкую внутреннюю структуру при различных значениях параметра расстройки условия Брэгга q. В ряде случаев анализ  получается более наглядным и удобным, если использовать спектральное представление рассеянного сигнала, т.е. форму F(k,q). Удобство и наглядность в этом случае объясняются прежде всего тем, что модуль спектральной функции  содержащий в себе информацию как об огибающей, так и о фазовой структуре колебания,  может быть представлен графически в виде поверхности.

2.2.1 Функция рассеяния и её основные свойства.

В данном подразделе показано, что рассеянная на звуке радиоволна представляет взаимную корреляционную функцию взаимодействующих электромагнитного и акустического колебаний по продольной пространственной координате. Следовательно, вид и характеристики рассеянного сигнала, принимаемого в радиоакустических системах, зависят от форм и параметров зондирующих колебаний  и S(), а также характеристик атмосферы, получивших отражение в указанных функциях. Электромагнитная волна практически не чувствительна к изменению метеопараметров, звуковая волна, напротив, очень остро воспринимает текущее состояние среды, изменяя под ее влиянием параметры и даже структуру. Формально это проявляется посредством изменения частоты  . В соответствии с изложенным целесообразно ввести понятие двумерной взаимокорреляционой функции зондирующих акустического и электромагнитного сигналов:

                                     F(r,q) = ,                   (2.4)

где q=2  – параметр расстройки условия Брэгга;

r-смещение сигналов по координате “дальность”.

Как следует из выше приведённой формулы r,q  - основные параметры, характеризующие пространство рассеянных сигналов, все их возможное многообразие для заданных видов функций E и S. Причем, влияние среды проявляется интегральным образом через параметр q, значения которого зависят от всех метеовеличин, влияющих на скорость звука — температуры, влажности, скорости ветра, давления и т.д. Другими словами, влияние среды представлено одним параметром, что упрощает модель и делает ее более удобной для проведения “системных инженерных исследований”.

Применяя к правой части формулы теорему Парсеваля, получим уравнение, где функция F(r,q) определяется через пространственные спектры комплексных огибающих

                         F(r,q) = ,                            (2.5)

Где ,

  

Далее наряду с функцией F(r,q), будем использовать её модуль Z(r,q) = , нормированные представления:

,

                           ,                              (2.6)

а так же квадрат нормированной функции .

Двумерная пространственно-частотная корреляционная функция характеризует основные свойства пары зондирующих сигналов, состоящей из акустического и электромагнитного колебаний. Она содержит в себе информацию о форме огибающей и пространственной протяженности рассеянного радиосигнала, о диапазоне возможных значений параметра расстройки условия Брэгга, в котором амплитуда рассеянной волны не выходит за определенные рамки, и ряд других важных показателей.

Особенность функции состоит в том, что она описывает рассеянные сигналы в пространстве; зондирующие колебания, входящие в выражение F(r,q) = , так же содержат в качестве аргумента координату r, а не время t. В то же время полученные с помощью функции пространственные характеристики сигналов достаточно легко преобразуются во временные характеристики. Использование пространственного представления сигналов и двумерной взаимокорреляционной функции дектуется тем обстоятельством, что именно пространственными характеристиками определяются возможности взаимодействия сигналов (условие Брэгга), а так же результаты и особенности этого взаимодействия.

Целесообразно определить основные свойства введенной сигнальной функции рассеяния, что позволит использовать эти свойства при решении различных задач анализа и синтеза сигналов.

Свойство 1. Полный объем тела рассеяния для любой пары (комбинации) из акустического и электромагнитного сигналов одинаков, т. е.

                                         V=                               (2.7)

Будем считать, что  ,  .

Запишем выражение для объёма:

     V=.             (2.8)

Интегрирование по q приводит к 𝛅 – функции:

= 2π 𝛅.

При дальнейшем интегрировании, используя свойство 𝛅 – функции, переменную  заменим на . В результате имеем:

V = .

Внутренний интеграл равен 2 при любом значении параметра сдвига , так как энергия не зависит от смещения сигнала в пространстве, внешний интеграл равен единице.

Данное важное свойство может быть доказано несколько иным путём, который будет использован также при доказательстве свойства 5.

Вначале представим функцию (r,q) в виде:

(r,q) =                                          (2.9)

Тогда выражение для объёма имеет вид:

V =     

Преобразуем элементы последнего соотношения:

                     ,                         (2.11)

                           .                            (2.12)

Подставляя (3.8), (3.9), в (3.7), получим:

                   V = .           (2.13)

Поскольку в соответствии с теоремой Парсеваля,

, то объём V = 2.

Таким  образом, объём сигнального тела рассеяния, заключенного между поверхностью функции рассеяния и плоскостью r,q является величиной постоянной, равной двум и не зависящей от видов и параметров зондирующих сигналов. Другими словами, путем подбора видов зондирующих сигналов нельзя изменить объём сигнального тела рассеяния, можно лишь некоторым образом перераспределить этот объем.

Если сигнал (сигналы) видоизменяют с целью изменения рельефа тела рассеяния в некоторой части плоскости r,q для улучшения характеристик системы, то,  руководствуясь принципом постоянства объема, необходимо  определить куда на плоскости r,q переместились «вытесненные» части тела рассеяния, либо откуда они были заимствованы и проверить влияние такого преобразования сигнальной функции на качество работы системы.

Из этого утверждения следует также, что всякий радиосигнал рассеивается на произвольном акустическом колебании, причем энергетическая эффективность такого взаимодействия (полная энергия рассеяния) для любой пары сигналов одинакова. Различия заключаются только в тонкой структуре тел.

Свойство 2. Двумерная сигнальная функция рассеяния не обладает свойством центральной симметрии:

Z.

Запишем выражение для :

,              (2.14)

теперь в этом выражении изменим знаки r  и q:

Z(2.15)

Положив (3.11) и (3.12) q = 0, получим

Z,                     (2.16)

Z.                    (2.17)

Выражение (2.16) не совпадает с выражением (2.17). Член E в (2.17) отличается от соответствующего члена в (2.16) направлением сдвига. Поскольку взаимокорреляционная функция не является чётной функцией аргумента сдвига r, то выражения (2.16) и (2.17) не равны.

Свойство 3. Значения функции , находятся в диапазоне  Это следует из неравенства Коши-Буняковского:

.    (2.18)

Соответственно, если , , то значение Z(r,q) так же находятся в диапазоне .

Функция  в точке r = 0, q = 0 не обязательно равна единице, а соотношение   в общем случае не справедливо. Это вытекает из известного положения, что значение взаимокорреляционной функции при нулевом сдвиге не обязано достигать максимума.

Свойство 4.1. Значения функции Z(r,q) вдоль оси q при фиксированном значении r определяются как модули преобразования Фурье от «взаимного сигнала» (участка взаимного перекрытия) функций Е(2r'-r) и S(r'). Следует непосредственно из выражения (2.4).

Свойство 4.2. Сечения тела Z(r,q) вдоль оси r при фиксированном значении q определяются как модули корреляционной функции сигналов по пространственной координате, смещенных в области пространственных частот на величину q. Это вытекает непосредственно из соотношения (2.4).

Свойство 4.3 . Сечения функции (тела) рассеяния Z(r,q) вдоль оси r при фиксированном значении параметра расстройки q определяются как модулипреобразования Фурье от взаимного спектра (k)= (k/2) (k + q) сигналов Е(2r') и S(r'), смещенных по частоте на q. Следует из соотношения (2.5).

Свойство 4.4 , Сечения тела Z(r,q) вдоль оси q при фиксированном значении параметра сдвига r определяются как модули корреляционной функции по пространственной частоте спектров сигналов, смещенных один относительно другого на расстояние r. Данное свойство функции вытекает из соотношения (2.5).

Свойство 5. Функция (r,q) не инвариантна относительно двумерного преобразования Фурье, т. е. не является своим собственным двумерный преобразованием Фурье:

                                        (2.19)

Преобразуем элементы соотношения (2.19)

,                  (2.20)

            (2.21)

Подставляя (2.20), (2.21) в (2.22) получим:

                 (2.22)

где ,

.

Таким образом, результат двумерного преобразования Фурье квадрата функции рассеяния электромагнитного и акустического сигналов не совпадает с исходной функцией, а представляет собой произведение комплексных автокорреляционных функций этих сигналов (2u,v), (u,2v).

Свойство 6. Некоторая функция двух переменных F(r,q) осуществима как сигнальная функция рассеяния в том и только в том случае, если обратное преобразование Фурье этой функции представляется в виде (2.23)

                                                (2.23)

Соотношение (2.4), определяющее функцию рассеяния рассматривать как преобразование Фурье по переменной r'. Применяя к (2.4) обратное преобразование Фурье, получим (2.23).

Из этого вытекает необходимость условия (2.23), которое является достаточным. Последнее становится очевидным после применения преобразования Фурье к правой части (2.23), что приводит к (2.4).

Следовательно, если преобразование Фурье функции F(r,q) Можно  представить в форме (2.23), то она является пространственно-частотной корреляционной функцией, а Е(r') и S(r')- соответствующими сигналами.

2.3.2 Усовершенствование известных энергетических соотношений

Рассмотрим иные способы представления .

Величина при использовании звуковых импульсов с произвольной формой комплексной огибающей S(r) должна быть заменена на квадрат относительной эффективной длины сигнала , представляющей собой отношение эффективной протяженности сигнала  к длине волны .

Эффективная протяжённость сигнала  определяется следующим образом:

                                            =                                             (2.24)

где - амплитуда импульса.

Приведём примеры расчёта  для разных сигналов.

Произведём расчёт эффективной протяженности сигнала   для  тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной и гауссовской формами огибающих.

Рассмотрим сигнал простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной огибающей формой импульса.

Рисунок 2.17 - Прямоугольная форма огибающей простых акустического и электромагнитного импульсов

Расчёт эффективной протяженности сигнала   для  тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной и гауссовской формами огибающих имеет вид:

                      = 49.997                          (2.25)

Приведём зависимость эффективной протяжённости сигнала  от длительности импульса l, принимающей значения 1…100.

Рисунок 2.18 - Зависимость эффективной протяжённости сигнала  от длительности импульса l

Рассмотрим сигнал простых акустического и электромагнитного импульсов с огибающей гауссовской формы.

Рисунок 2.19 - Сигнал простых акустического и электромагнитного импульсов с огибающей гауссовской формы

Расчёт эффективной протяженности сигнала   для  тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной и гауссовской формами огибающих имеет вид:

                                                                    (2.26)

Зададим значения коэффициентов:

, V2 = 0.12, r = -150

Тогда эффективная протяженность сигнала  примет значение:

.

Приведём зависимость эффективной протяжённости сигнала  от длительности импульса, принимающей значения 1…100.

Рисунок 2.20 - Зависимость эффективной протяжённости сигнала  от длительности импульса v2

Рассмотрим сигнал линейно – частотно – модулированного акустического и простого радиоимпульса.

Рисунок 2.21 - Форма огибающей линейно – частотно – модулированного акустического сигнала и простого радиоимпульса

Расчёт эффективной протяженности сигнала   для  тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной и гауссовской формами огибающих имеет вид:

                                       (2.27)

Зададим значение коэффициентов:

, r = 150, .

Тогда эффективная протяженность сигнала  примет значение:

.

Приведём зависимость эффективной протяжённости сигнала  от длительности импульса v2, принимающего значения 1…100.

Рисунок 2.22 зависимость  от длительности импульса v2

Далее представим тела рассеяния и их сечения для трёх форм огибающих импульсов.

Член, описывающий уменьшение мощности рассеянного радиосигнала при расстройке условия Брэгга, должен представлять собой в общем случае квадрат нормированной функции рассеяния B = , полученной при r = 0.

В свою очередь  можно представить в следующем виде

                                                                                        (2.28)

Тогда мощность рассеянного радиосигнала записывается в следующем виде виде:

                                                  ,                                          (2.29)

и становится функцией видов и параметров зондирующих акустического и электромагнитных колебаний.

Полученное выражение позволяет производить энергетический расчёт для любых форм комплексных огибающих излучаемых сигналов, как простых, так и сложных.

Представим графически тело рассеяния и его сечение для простых акустического и электромагнитного импульсов с  прямоугольной формой импульса.

Рисунок 2.23 - Трёхмерное представление тела рассеяния  простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной огибающей

 Рисунок 2.24 - Сечение тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с прямоугольной огибающей

Сечение, как видно имеет трапециевидную форму. Протяжённость плоской части трапеции определяется соотношением , где  – пространственная протяженность радиоимпульса, а длительности переднего и заднего фронтов рассеянного сигнала равны, и в зависимости от имеющихся условий составляют  если , либо , если  . При  трапеция превращается в треугольник. В этом случае на акустическом волновом пакете реализуется согласованный с радиосигналом оптимальный согласованный фильтр. Данный вид рассеяния вызывает особый интерес, он имеет место при одинаковых формах огибающих акустического и радиосигнала и соотношении их пространственных протяженностей как . Рассеяный сигнал в данном случае представляет собой автокорреляционную функцию излучаемых электромагнитных колебаний (при q = 0), а сигнальная функция рассеяния совпадает по виду с классической функцией неопределённости радиосигнала.

Представим графически тело рассеяния и его сечение для простых акустического и электромагнитного импульсов с огибающими гауссовской формы импульса.

Рисунок 2.25 - Трёхмерное представление тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с огибающими гауссовской формы

 

Рисунок 2.26 - Сечение тела рассеяния простых акустического и электромагнитного импульсов с огибающими гауссовской формы

Поскольку рассматриваемый сигнал простой, то для него комплексная амплитуда совпадает с действительной огибающей.

Анализ этого сечения позволяет установить влияние расстройки на степень уменьшения амплитуды и характер изменения огибающей рассеянного сигнала и, соответственно, на основные характеристики системы зондирования, зависящие от амплитуды.

Протяженность сечения определяет разрешающую способность по дальности. Причём следует заметить, что термин “разрешающая способность по дальности” применима к радиоакустическим системам понимается несколько иначе, чем в радиолокации, поскольку определяется для 2х используемых сигналов – электромагнитного и акустического.

Представим графически тело рассеяния и его сечение для сигнала линейно – частотно – модулированного акустического и простого радиоимпульса.

Рисунок 2.27 - Трёхмерная модель представления тела рассеяния сигнала линейно – частотно – модулированного акустического и простого радиоимпульса.

 

 

Рисунок 2.22 - Сечение тела рассеяния сигнала линейно – частотно – модулированного акустического и простого радиоимпульса.

Значительный интерес представляет исследование деформации тел рассеяния простых сигналов при изменении пространственной частоты в пределах акустического импульса, например, по линейному закону (рис. 2.21). Это изменение может быть вызвано как непостоянством метеопараметров по трассе зондирования, так и введением частоты модуляции в излучаемый сигнал.  С увеличением девиации частоты 𝚫к главный лепесток тела расширяется вдоль оси q и становится «изрезанным», что объясняется появлением в пространстве ином спектре звуковых колебаний френелевских пульсаций. Происходит также поворот тела на угол, который растет с увеличением 𝚫к. Аналогичный поворот имеет место и в теле неопределенности ЛЧМ радиоимпульса, однако сжатия рассеянного сигнала в данном случае не наблюдается. При наличии расстройки q≠0 поворот тела проявляется как смещение максимума рассеянного сигнала во времени, определяющее ошибку измерения времени запаздывания или дальности до цели. Подобные ошибки расстройки свойственны процедурам, сводящимся к вычислению корреляционного интеграла.

Таким образом, мы промодулировали различные множители, входящие в состав формулы для расчёта мощности рассеянного радиосигнала.

  1.  ОХРАНА ТРУДА

3.1 Анализ условий труда на рабочем месте

Научно-исследовательская лаборатория. Три рабочих места. Оборудование: ПЭВМ с LCD-мониторами, радиоизмерительные приборы, осветительные приборы. Размеры помещения: ширина – 4 м, длина – 5 м, высота – 3,2 м. Площадь – 20 кв , объем – 64 , что удовлетворяют нормам на отдельные рабочие места согласно ДСан ПиН 3.3.2-007-98.

Для анализа условий труда воспользуемся структурной схемой «Человек-Машина-Среда» на одно рабочее место (рис. 4.1). Направления и содержание связей приведены в таблице 4.1.

Элемент «человек» делим на три функциональные части:

-  Ч1 – это человек, который выполняет управление ПЭВМ и радиоизмерительных приборов;

-  Ч2 – это человек, который рассматривается как биологический организм, непосредственно влияющий на производственную среду  за счет выделения влаги и тепла, потребления кислорода и др.;

- Ч3 – это человек, который рассматривается с точки зрения психофизиологического  состояния под влиянием  факторов, которые влияют на неё в производственном процессе.

Элемент «машина» можно разделить на три элемента:

- М1 – ПЭВМ с LCD-монитором, радиоизмерительные приборы;

- М2 – система заземления, защитного отключения питания, система предупреждения о пожаре.

- М3 – собственно конструкция здания, системы электропитания, отопления, вентиляции, естественного/искусственного освещения.

Предметом труда является файл расчета измерительных радиосистем на ПЭВМ.

 

Производственная среда – совокупность факторов в пространстве, ограниченном размерами помещения.  

Проектировщик

Человек как биологический организм

Человек с точки зрения его психофизиологического состояния

ПЭВМ

Система заземления, защитного отключения питания, система предупреждения о пожаре

Собственная конструкция здания; системы электропитания, отопления, вентиляции, естественного и искусственного освещения

А

Совокупность факторов в пространстве, ограниченном размерами помещения

Файл проекта в ПЭВМ

1

12

5

11

8

4

7

6

2

13

3

9

10

Рисунок 4.1 – структурная схема «Человек-Машина-Среда»

 

Таблица 4.1 – Перечень связей в схеме Ч-М-С

Номер связи

Направления связи

Содержание связи

1

2

3

1

Ч1-М1

Воздействие человека на управление ПЭВМ, следствием чего является: 1)физическое, статическое перенапряжения; 2)мелкие стереотипные движения

2

М1-Ч1

Информация о состоянии ПЭВМ и измерительных приборов, которая обрабатывается человеком, что приводит к перенапряжению зрительных анализаторов

3

М1-ПТ

ПЭВМ воздействует на определённой частоте на предмет труда посредством электромагнитного излучения

4

ПТ-Ч3

Эмоциональные перегрузки, связанные с трудностями выполнения расчета

5

ЧЗ-Ч1

Влияние состояния организма человека на безопасность его работы

6

М2-Ч3

Человек под воздействием опасных производственных факторов (опасность поражения электрическим током)

7

М3-С

Целенаправленное воздействие машины на среду

8

С-Ч3

Влияние среды на состояние организма человека

9

С-М1

Влияние среды на безопасную работу машины

10

Ч1-М2

Воздействие человека на аварийное состояние машины

11

Ч2-С

Влияние человека как биологического организма

12

Ч3-Ч2

Влияние психофизиологического состояния на степень интенсивности обмена веществ между организмом, средой и энерговыделением человека

13

М1-М2

Информация, необходимая для создания аварийного управляющего воздействия (превышение значения тока допустимой величины)

М2-М1

Аварийное управляющее воздействие (защитное отключение)

А

Внешняя система управления – Ч1

Управляющая информация о технологическом процессе с внешней системы управления

Проанализировав данную систему «Ч-М-С», выделим действующие в ней опасные и вредные факторы:

- опасные: повышенное значение напряжения в цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- вредные: отсутствие или недостаток естественного света; повышенная температура воздуха рабочей зоны; статические и динамические перегрузки; умственное перенапряжение; перенапряжение зрительных анализаторов.

Доминирующий опасный производственный фактор: повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

3.2  Промышленная безопасность в лаборатории

Помещение лаборатории без повышенной опасности поражения электрическим током. В помещении используется однофазный отвод трехфазной четырехпроводной электросети с глухозаземленной нейтралью, напряжением 380/220В  50Гц. Помещения по опасности поражения электрическим током согласно ПУЭ-2011  относится к классу без повышенной опасности. В помещении отсутствуют другие опасные производственные факторы.

Мероприятия, направленные  на снижение риска воздействия опасных и вредных факторов:

  1.  технические мероприятия: для защиты людей от поражения электрическим током предусмотрено защитное отключение питания, повторное заземление защитного проводника на вводе электросети в здание, уравнивание потенциалов (согласно НПАОП 40.1-1.32-01);
  2.  организационно-технические мероприятия: измерение сопротивления цепи фаза-ноль, переходных сопротивлений, сопротивления растеканию тока заземлителя;
  3.  организационные мероприятия: обучение безопасным приемам труда, составление инструкций на каждый вид трудовой деятельности и рабочее место, проведение инструктажей (вводный, инструктаж на рабочем месте, повторные инструктажи, целевой инструктаж, внеплановый инструктаж).

Воздушная линия длиной 30 м, которая соединяет питающий  трансформатор с общим электрическим щитом, выполнена из алюминиевого провода. В помещении проложена кабельная линия из медного провода длиной 30 м. Мощность питающего трансформатора  Ртр = 160 кВт (соединение обмоток треугольник - звезда). В помещении для защиты от токов короткого замыкания установлен автомат АЕ1036-10 (номинальный ток срабатывания размыкателя,  уставной ток срабатывания электромагнитного элемента). Для оценки отключающей способности автомата произведем следующий расчет. Определяем номинальный ток потребителя:

где: Р – суммарная мощность потребителей в лаборатории;

      

Составим перечень мощностей всех потребителей в лаборатории:

- ПЭВМ с LCD-мониторами(3 шт. по 400 Вт) –1,2 кВт;

- радиоизмерительные приборы – 3 кВт;

- люминесцентные лампы (4 шт. по 40 Вт) – 0,16 кВт.

Суммарная мощность составляет 4,36 кВт. Теперь из формулы (4.1) найдем

С учетом коэффициента запаса Кз=1,4 должно выполняться следующее условие:

1,4*6,612,5;

9,2412,5.

Следовательно, автомат обеспечивает надежную защиту оборудования от перегрузок.

Проверим условие токовой защиты:

где:   ожидаемый ток короткого замыкания; ток однофазного короткого замыкания.

Определим ожидаемое значение тока короткого замыкания:

где К- коэффициент кратности тока; для автоматических выключателей К=1,1.

Ток однофазного короткого замыкания находится по формуле:

где:  фазное напряжение;  сопротивление трансформатора; сопротивление цепи фаза-ноль.

Находим по приложению 102 [2] значение сопротивления трансформатора. При  мощности питающего трансформатора Р=160 кВт

По формуле (4.3) посчитаем ток однофазного короткого замыкания:

Теперь проверим условие токовой защиты (4.2):

- условие выполняется.

  1.   Производственная санитария

Так как работы в помещении производятся сидя и не требуют  физического   напряжения, то  они относятся  к  категории  1а. Для обеспечения оптимальных параметров микроклимата используется централизованное водяное отопление и дополнительная теплоизоляция внешних ограждающих конструкций. Установлена ручная регулировка подачи теплоносителя. Для обеспечения нормативного уровня шума предлагаю: 1) рабочие места разградить перегородками; 2) потолок покрыть шумопоглощающим материалом. Для освещения используется комбинированное искусственное освещение с использованием светильников с люминесцентными лампами и естественное освещение одностороннее боковое.

  1.   Пожарная безопасность

Помещение лаборатории  по взрывоопасности и пожарной опасности относится к категории  Д . В помещении  возможно возникновение пожаров класса А (горение твердых веществ) и класса Е (горение электроустановок под напряжением).  Здание, где находится помещение лаборатории,  III-ей степени огнестойкости, что соответствует пожаровзрывоопасности производства.

Возможные причины возникновения пожара на рабочем месте или в помещении: человеческий фактор, неисправное состояние электропроводки, короткое замыкание в цепи питания. Помещение лаборатории следует оснастить одним переносными углекислотными огнетушителями ОУ-2 из расчета один огнетушитель на три ПЭВМ.

Меры по обеспечению пожарной безопасности:

  1.  технические: установить для защиты от пожара автоматический размыкатель с номинальным током срабатывания размыкателя 12,5 А;
  2.  организационные: ограничение количества горючих материалов на рабочем месте; разработка инструкций по пожарной безопасности  и проведение инструктажей по пожарной безопасности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте  рассмотрены  и проанализированы основные энергетические соотношения метода радиоакустического зондирования атмосферы. Изучены  свойства и особенности известных из литературы соотношений, определены их недостатки. Осуществлена модернизация  энергетических соотношений с использованием функции рассеяния. Полученное выражение позволяет производить расчёты при использовании различных по форме и структуре зондирующих акустических и электромагнитных колебаний. Методом компьютерного моделирования определён диапазон изменения основных параметров входящих в рассматриваемые соотношения.

В разделе «Охрана труда» были разработаны меры по обеспечению безопасности на рабочем месте пользователя ПЭВМ, мероприятия для снижения риска воздействия опасных и вредных производственных факторов.


ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

  1.  Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. — М.: Советское радио, 1970. — 560 с.
  2.  Основы радиолокации / Финкельнштейн М.И.. Учебное пособие для вузов. — 2 Ф59 изд. — М.: Радио и связь, 1983. —536 с.
  3.  Методические указания, требования и рекомендации к подготовке выпускной квалификационной работы бакалавра для студентов дневной и заочной форм обучения направления подготовки 6.050901 - Радиотехника / Сост.: В.Л. Басецький, В.А. Петров, Л.П. Тимошенко, А.А. Щербина. - Харьков.: ХНУРЭ, - 2010. — 48 с.
  4.  Модели и методы обработки сигналов систем радиоакустического и акустического зондирования атмосферы. Под ред. Карташова В.М.
  5.   Методические указания к выполнению раздела «Охрана труда» в выпускных работах ОКР «бакалавр» всех форм обучения / Упоряд.: Дзюндзюк Б.В., Айвазов В.А. – Харьков: ХНУРЭ, 2012.-28 с.;
  6.  Дзюндзюк Б.В., Иванов В.Г. и др. «Охрана труда. Сборник задач». Учебное пособие.- Харьков: ХНУРЭ, 2006.-244с.

     



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33817. Монофизитство 14.14 KB
  В настоящее время существует шесть нехалкидонских церквей или семь если Армянский Эчмиадзинский и Киликийский католикосаты рассматривать как две дефакто автокефальных церкви. Древние Восточные церкви можно разделить на три группы: 1 Сирояковиты копты и малабарцы Маланкарская церковь Индии. 3 Эфиопы Эфиопская и Эритрейская церкви. Армянская церкви в прошлом отличалась от остальных нехалкидонских церквей даже сам Севир Антиохийский был анафематствован армянами в IV в.
33818. Несторианство 14.18 KB
  В то же время как и в халкидонских церквах различаются действия во Христе одни действия Христа рождение от Марии страдания смерть на кресте несторианство относит к его человечеству другие творение чудес к Божеству. Несторианство особо подчеркивает важность подвигов Христа как человека. Как оппозиционное византийскому христианству направление Несторианство закрепилось в церкви Персидской империи в результате чего эта церковь обособилась от всего остального христианского мира. Усилиями миссионеров Сироперсидской церкви АЦВ в...
33819. Суфии и суфизм 16.21 KB
  В отличие от рационалистовмутазилитов суфии – мистики ислама. Суфии от слова суф означающего грубую шерстяную накидку в которую они облачались – это своеобразные мусульманские монахи. Подавляя а то и пугая правоверных своим необычным видом и странным поведением суфии особенно нищие дервиши вначале вызывали настороженное к себе отношение подозрение и даже преследование властей. Посвятив себя Аллаху стремясь уйти от мирских дел отказываясь от имущества и от земных привязанностей усмиряя свои чувства и страсти суфии как бы...
33820. Бахаизм 19.62 KB
  Городом в котором сформировалась первая бахаистская община был Багдад сейчас столица Ирака. Бабизм от имени своего основателя Баба став важным идейным источником бахаизма в дальнейшем прекратил своё существование причём именно его последователи и образовали первые общины бахаи. Главная идея бабизма унаследованная бахаизмом состояла в утверждении что Мухаммад был последним пророком Бога не для всей истории человечества а только для определённого исторического этапа что после него новый этап открывают два пророка одним из...
33821. Синтоизм 13.96 KB
  В японской религии синто или синтоизме как называют её европейцы к числу божеств именуемых ками относятся божественные предки японского народа; духи гор рек камней деревьев огня ветра; божествапокровители отдельных местностей и ремёсел; божества олицетворяющие человеческие добродетели; духи умерших. Само название религии синто состоит из двух иероглифов: син и то . Таким образом дословный перевод синто путь богов . Что же стоит за столь необычным названием Строго говоря синто языческая религия.
33822. Шаманизм 15.02 KB
  Шаманизм особенно широко распространен в племенных культурах которые развиваясь на значительных удалениях друг от друга создали системы поверий поразительно схожие между собой. Шаманом называется человек который погружаясь в особое исступленное состояние сознания обретает способность общаться с оберегающими и помогающими духами и черпать из потусторонних источников значительную силу. Главной целью шаманизма является лечение тела и рассудка. Шаманизм представляет собой сложное явление и его часто ошибочно приравнивают к магии...
33823. Рели́гия 16.96 KB
  С усложнением общества изменялись формы компенсации: обращаясь к религии и твердо веря в ее догматы человек стремился найти в ней утешение избавиться с ее помощью от несправедливостей и обид социального неустройства и политических преследований. Но суть функции оставалась неизменной: в религии люди и особенно религиозно активные слои населения отшельники аскеты монахи суфии и т. Компенсирующая функция религии тесно связана с другой ее функцией – интегрирующей.
33824. Подходы к происхождению человека 14.81 KB
  История религии. История религии начиная с ее самых простых примитивных форм представляет собой этот длинный путь человеческого богопознания. Все предшествующие формы религии представляют собой ни что иное как подготовительные формы на пути человечества к истинной религии.
33825. Родоплеменные религии: тотемизм, табу, магия, фетишизм и анимизм 25.8 KB
  С этой обрядностью связаны все важные этапы в жизни человека: рождение посвящение введение юноши в число взрослых охотников смерть. Наряду с тотемизмом и табу значительное место в жизнедеятельности первобытного человека занимала магия греч. mgic колдовство чародейство совокупность представлений и обрядов в основе которых лежит вера в таинственные силы с помощью которых путем определенных символических действий возможно оказать влияние на людей предметы ход событий в нужном для человека направлении. Он считал что магия не...