Способ измерения структурной постоянной показателя преломления атмосферы

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРHOn ПОСТОЯННОЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРЕ, заключающийся в пропускании через атмосферу оптического излучения, регистрации его и измерении отношения сигнал/шум на выходе гетеродинного приемника, отличаю щий с я тем, что, с целью повышения точности измерений , дополнительно измеряют мощность сигнала на выходе приемника прямого детектирования, а отношение сигнал/ .шум измеряют при размере апертуры гетеродинного приемника, большем максимально возможного радиуса когерентности принимаемого сигнала. 00 С5 ОО СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(511 Q 01 N 21/41

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВ

Ф4ь 1 . 4 L-4 4 (21) 3390684/18-25 (22) 29.12. 81 (46) 1 5.02; 84. Бюл. Р б (72) Ф.Ç.Гафуров и Н.П.Солдаткин (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Оптика CO AH СССР . (53) 535.24(088.8) (56) 1. Гуревич А.С., Кон И.A.

Миронов B.Ë., Хмелевцев С.С.

Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М., Паука, 1976, с. 254-256.

2. I.goldstein, A.Chabot, Р.A.Miles, Pross IREE, 53, 9, 1965, р. 1333 (прототип).

„„SU„„107363 A (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ПОСТОЯННОЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРН, заключающийся в пропускании через атмосферу оптического излучения, регистрации его и измерении отношения сигнал/шум на выходе гетеродинного приемника, отличающий с ятем,что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют мощность сигнала на выходе приемника прямого детектирования, а отношение сигнал/ шум измеряют при размере апертуры гетеродинного приемника, большем максимально возможного радиуса когерентности принимаемого сигнала.

1073639 i D г

Р= As ф

10 (У )=Й/e> — ""

40

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть испольэо вано для измерения оптических характеристик атмосферы.

Известен способ измерения структурной постоянной показателя преломления атмосферы С по размытию

2 средней дифракционной картины в фокусе линзы, согласно которому в атмосферу посылают лазерное излучение, принимают его> фокусируют и измеряют среднюю шйрину дифракционной картины в фокусе с помощью медленно движущейся щели, ширина которой много меньше, чем размер этой дифракционной картины, при- 15 чем скорость движения щели в минуту близка к ширине щели, а время сканирования всего изображения равно десяти и более минутам (1) .

Одним из основных недостатков этого способа является то, что за время сканирования турбулентность может изменяться и привести к значительным ошибкам измерения С

Кроме того, влияние мед лен ной боковой рефракции воспринимается как размытие изображения и также увеличивают ошибку.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения структурной постоянной показателя преломления (2$ включающий пропускание через атмосферу оптического излучения, регистрацию его и измерение отношения сигнал/ шум на выходе гетеродинного приемника. Находят искомый параметр, который выражается в виде.) 6!6 и -p g$(g > где $ — длина волны оптического сигнала; — длина трассы, по которой расйространяется сигнал;

D — диаметр приемной апертуры, при которой начинается насыл, щение отношения сигнала к шуму

Недостатком известного способа является то, что за время проведения измерений изменяются параметры турбулентности и прозрачности атмо- сферы, что вносит значительную ошиб ку в конечный результат измерений.

Гель изобретения — повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу измерения структурной постоянной показателя преломления атмосферы,включакщему пропуска-60 ние через атмосферу оптического излу.чения,регистрацию его и измерение отношение сигнал/шум на выходе гетеродинного приемника, дополнительно измеряют мощности сигнала на .выходе приемника прямого детектирования, а отношение сигнал/шум измеряют при размере апертуры гетеродинного приемника большем максимально возможного радиуса когерентности принимаемого сигнала. Мсщность сигнала на выходе приемника прямого детектирования выражается в виде где Д вЂ” диаметр приемной апертуры.

Отношение сигнал/шум для плоской волны на выходе гетеродинного приемника при размере апертуры, большем радиуса когерентности сигнала, выражается в виде: где W (gz)- отношение сигнала к шуму у чувствительность фотоприемника; амплитуда сигнала; заряд электрона;

У т — радиус когерентности плоской волны в турбулентной среде

Ят = (> 0 Сп К 1-) (3) где К вЂ” волйовое число, длина трассы, по которой распространяется сигнал.

Из отношений (1) и (2) с учетом (3) находят С „ (О с)6

П (2,(На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит источник излучения 1, оптическую фокусирующую систему 2, приемную оптическую систему 3, светоделительную пластинку. 4, приемник прямого детектирования

5, светоделительную пластинку б, гетеродин 7 и приемное устройство 8.

Устройство работает следукщим образом.

Излучение источника излучения .1 формируется оптической фокусируЮщей системой 2, направляется через атмосферу на приемную оптическую систему 3 и попадает на светоделительную пластину 4, где часть излучения отводится на приемник прямого детектирования 5 для измерения мощности сигнала, а сставшаяся часть пспадает на светоделительную пластинку 6, где смешивается с лучом гетеродина 7 н подается на приемное устройство 6, где измеряется отношение сигнала к шуму.

Предлагаемый способ повышает точность измерений структурной характе1073639

Составитель С. Бочинский

Техред М.Тепер

Редактор С.Тимохина

Корректор A.Tÿñêo

Заказ 319/41 Тираж 823.

BHPHIIV Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ристики показателя преломления за счет сокращения времени измерений, так как вся информация извлекается при одном измерении, что исключает ошибки, возникающие при

1 изменении параметров турбулентности, и проз рачности атмосферы в процессе измерений.

Таким образом использование предлагаемого способа позволяет повысить точность измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, являкщейся основ ной характеристикой оптического состояния атмосферы прн исследовании распространения лазерного излучения.