Реферат: Радиофизические методы обработки информации в народном хозяйстве
Судовые радиолокаторы обнаруживают скалы, айсберги, острова, другие суда, автоматически определяют расстояние до них и обеспечивают безопасное вождение кораблей ночью, в тумане, вблизи скалистых берегов.
Сейчас начинают устанавливать радиолокаторы на поездах и автомобилях, чтобы предотвращать столкновение со встречными транспортными средствами.
Активные радиофизические методы позволили создать для надежного и безопасного движения самолетов и судов сложные радионавигационные системы, использующие направленное излучение радиоволн, модулированных определенным образом, которое принимается -специальными радиоприемниками, устанавливаемыми на самолетах и кораблях. Эти системы обеспечивают безопасное вождение движущихся объектов по заданной траектории в сложных метеорологических условиях, иногда при полном отсутствии видимости. Радионавигационные системы позволяют осуществлять автоматическое управление полетом самолета или движением корабля без участия человека, особенно в сложных условиях. Такие системы обеспечивают, например, автоматизированную посадку самолетов на палубу корабля, безопасное вождение и лоцманскую проводку судов в гаванях и фарватерах.
Промысловая разведка рыб
Активные и пассивные радиофизические методы дистанционного наблюдения могут давать информацию, полезную и для рыболовства. Радиометры и радиолокаторы, установленные на спутниках и самолетах, позволяют измерять степень солености морской воды и ее изменение в разных участках океанов и морей. Такие измерения важны для районов со сравнительно резкими изменениями солености воды, в частности; в местах встречи океанских течений в устьях рек, расширяющихся в сторону моря, вдоль берегов. Результаты этих измерений позволяют рыбакам прогнозировать пути миграции рыб различных видов и места наиболее вероятного скопления их. Поскольку радиометры, установленные на летательных аппаратах и принимающие радиотепловое излучение воды, реагируют на разность температур в воде порядка одного градуса, анализ их данных дает возможность выявлять косяки-рыб.
Однако для поисков косяков рыб, находящихся на значительных глубинах порядка сотен метров или километра электромагнитные волны радиочастотного диапазона практически непригодны вследствие большого поглощения их в морской воде. Для такого поиска естественно применять акустические волны, испытывающие меньшее поглощение в воде, чем электромагнитные. Поэтому для поиска косяков рыб широко используются гидроакустические методы, в особенности гидроакустическая локация (гидролокация). По существу дела в гидролокации используются те же принципы, что и в радиолокации, только вместо электромагнитных волн излучаются принимаются акустические волны в воде и вместо радиоантенн применяются специфические излучающие и принимающие устройства акустических волн.
Передающее устройство излучает зондирующую акустическую волну, отражающуюся от косяка рыб или других объектов, приемное устройство принимает отраженную волну, измеряется время между моментом излучения зондирующего сигнала и моментом приема отраженного сигнала и по этому времени определяют расстояние до объекта, а по ориентация) улавливающего элемента приемного устройства — направление на него.
Применяют гидролокационные устройства двух типов эхолоты и гидролокаторы. Эхолоты представляют собой гидролокаторы, действие которых ограничено вертикальной плоскостью. Они обычно располагаются в днище судов и производят поиск рыбы под килем судна. Гидролокаторы осуществляют поиск скоплений рыбы во всех направлениях относительно корабля. В данных гидролокационных приборах обычно используют импульсный метод локации, работают, как правило, в диапазоне ультразвуковых частот (от ДО до 200 кГц) при. длительности импульсов от десятых долей микросекунды до нескольких десятков микросекунд. Косяки рыб обнаруживаются на расстояниях от судна до нескольких километров и на глубинах до 1,5 км. Радиофизические методы поиска рыбы приобретают все большее народнохозяйственное значение.
Поиск полезных ископаемых
Радиофизические методы исследования эффективно применяются в геофизической разведке. В комплексе с другими методами геофизической разведки они дают ценную дополнительную информацию о геологическом строении земной коры на различных участках и месторождениях полезных ископаемых.
Основой для этих методов, называемых геофизиками радиоволновыми (электродинамическими), является различие электромагнитных свойств разных участков земной поверхности, отражающее различие в их геологическом строении, наличии тех или иных пород. Используются гармонические радиоволны, создаваемые радиопередающей антенной у поверхности земли. Известны различные радиоволновые методы исследования поверхностного слоя Земли. Распространен метод непрерывного радиоволнового профилирования в движении. На автомашине располагается генератор гармонических электромагнитных колебаний небольшой мощности, возбуждающий рамочную антенну, плоскость которой горизонтальна. Частота колебаний обычно выбирается в пределах 5-15 МГц, При движении над участками земной поверхности с различными электромагнитными свойствами изменяется амплитуда и фаза высокочастотного тока в антенне и, анализируя эти изменения, можно судить о строении участков земной поверхности, над которыми движется рамка. Исследования проводятся весьма оперативно. Метод успешно применяется для определения диэлектрической проницаемости и электрической проводимости пород на высокой частоте и позволяет изучать состав почвогрунтов, проводить инженерно-геологические съемки в северных районах, выделять талые и мерзлые породы и решать другие важные прикладные задачи.
Используется также метод радиокомпарирования и пеленгации. Он основан на измерении составляющих электрического и магнитного поля гармонической радиоволны, излученной радиопередающей антенной, находящейся далеко от места измерения. На величину этих составляющих влияют электрические параметры участка поверхности земли, над которым производят измерения. Анализируя изменения составляющих электромагнитного поля радиоволны, распространяющейся над земной поверхностью, судят об электрических параметрах соответствующих участков поверхности. Измерительную аппаратуру располагают на автомобилях или самолетах. Метод наиболее успешно применяется для поиска рудных тел, крупных линз пресных вод среди минерализированных вод и в других случаях резкого отличия электрических параметров объекта от параметров окружающей среды.
Радиофизические методы дистанционного зондирования позволяют с помощью аппаратуры, установленной на спутниках или самолетах, производить успешный поиск отдельных рудных тел, угольных пластов, залежей минералов.
Контроль загрязнения окружающей среды
Быстрые темпы развития индустрии привели к весьма нежелательным последствиям — резкому увеличению масштабов загрязнения окружающей человека природной среды. Охрана окружающей среды является одной из актуальных глобальных задач человечества, и уже сейчас необходимо осуществлять действенный, оперативный контроль ее загрязнения.
Такому контролю способствуют радиофизические методы дистанционного наблюдения природных сред со спутников и самолетов. СВЧ-радиометры сравнительно легко и надежно обнаруживают нефтяные пятна на поверхности моря, поскольку эти пятна обусловливают заметные изменения радиояркостной температуры поверхности воды. Радиолокаторы позволяют оперативно контролировать пленки нефтяных разливов на поверхности морей и океанов и определять границы их. По изменениям интенсивности и частоты радиотеплового излучения слоев атмосферы, обусловленным наличием в них примесей различных газов, можно определять концентрацию этих газов в атмосфере на разных высотах. Аналогичным образом
•можно изучать и распределение озона в атмосфере, столь важного для жизни людей. Загрязнения атмосферы изменяют
степень поглощения ею радиоволн различных частот, что позволяет для детального контроля этих загрязнений применять радиолокаторы.
Особенно перспективны для контроля загрязнения природных сред легко фокусируемые монохроматические, когерентные электромагнитные волны лазеров. Поэтому быстро развиваются эффективные способы контроля загрязнения атмосферы или воды теми или иными веществами при помощи лазеров. Они основаны на свойстве атомов и молекул поглощать или излучать электромагнитные волны только вполне определенной для каждого вещества частоты. Каждое вещество имеет характерный для него набор частот, на которых происходит излучение или поглощение электромагнитной энергии, а интенсивность поглощения или излучения на этих частотах позволяет определять количество данного вещества в окружающей среде. Устанавливая на определенном расстоянии друг от друга лазер и фотоприемник и перестраивая в широких пределах частоту излучения лазера, можно определить степень поглощения луча на определенных частотах и таким образом судить о степени загрязнения воздуха различными веществами. Точность измерения степени загрязнения воздуха может достигать миллионных долей процента, а сами измерения проводятся значительно быстрее химических анализов воздуха.
Представляет значительный практический интерес лазерная система быстрого обнаружения и анализа масел или нефти в морях и океанах. Лазер устанавливается на самолете, летящем на высоте 300 м. Специальное устройство развертки заставляет луч лазера пробегать по участку поверхности воды и, попадая на пятна нефти или масла, вызывает свечение их. Фотоприемник определяет частоту и яркость свечения, а также местонахождение его источника. Преобразуя принимаемые сигналы и подавая их на телевизионный экран, развертка которого синхронизирована с разверткой лазерного луча, получают изображение пятен нефти на поверхности воды. По яркости пятен можно судить о толщине слоя нефти. Таким путем удается быстро различать десятки различных сортов нефти и масла и определять толщину образовавшейся пленки.
Используемая литература:
www. Referat.ru
