Способ измерения профиля границы раздела двух сред

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД по авт. СВ. 964512, о Л и ч а ю щ и и с я .тем, что, с целью повыиения помехозащищенности , в направлении зондирующего излучения, сканируемого по направлению приема, дополнительно излучают импульсы излучения на частоте , превышающей частоту видинюй составляющей зондирующего излучения на величину, соответсвующую диапазону частот комбинационного резонанса в Воде с интенсивностью, достаточной для получения освещенности в воде не менее 10 -Ю Вт/см. (О а

СООЗ ССОЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИК (1И (И) ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ав скомм свидетелмтвм (61) 964512 (21) 3557956/18-10 (22) 07.10.83 (46 ) 07.05..84. Бюл. Р 17 (72) A.Â.Áåëèícêèé (53) 528.517+528.547+531.719.3",088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 800642, кл. 0 01 С 13/00, 1979.

2. Авторское.свйдетельство СССР

9 964512, кл. 0 01 С 13/00, 1980.

М59 о 01 С 13/00//G 01 С 3/08//

//О 01 С 17/32 (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ

РРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД по авт. .св. В 964512, о..т л и ч а ю щ и й— с я .тем, что, с целью повьааения помехозащищенности,в направлении зондирующего излучения, сканируемого по направлению приема, дополнительно излучают импульсы излучения на частоте, преваааающей частоту видимой составляющей зондирующего излучения на величину, соответсвующую диапазону частот комбинационного резонанса в воде с интенсивностью, достаточной для полученная освещенности в воде не менее 10 -10" Вт/см .

1091020

Изобретение относится к океанографическим исследованиям -н может быть использовано, например,для определения рельефа дна океана н глубины.

Известен способ измерения профиля 5 границы раэдела двух сред путем использования. Фазового дальномера, посылакщего в направлении границы . раздела двух. сред излучения, непрерывно промодулкрованное по аммлмту- 1О де f13. Отраженное от-границы раздела излучение принимается и ослабляется no мощности в соответствии .с зави-симостью Е(т1-"С/(пэ +Ц где С: —. масщтабКый коэффициент n — показатель преломления. воды;z .-. расстояние, проходммое излучением в воздухе,.к — расстояние, проходимое излучением в воде.:. Измерение разности фаэ пони його и кзлучаемого потоков .позволяет определить-границу раздела .двух сред.

По основному авт. св. В 964512 известен способ для определения профиля:толщи воды при сохранении

: достаточной помехозащкщенности и дальности, согласно которому излучают световой поток одновременно в видимом м инфракрасном диапазонах спектра и измеряют разность. фаз принятого излучения в обоих диапазо-. 30 иах при:сканировании зондирующего

:излучения в направлении приема f23.

Сканирование зондирующего излучения в направлении приема позволяет частично пространственно раэдЕлкть . З5 пацающее и отраженное.нзлучение, а.-тем самым добиться уменьюення ,уровйя шумов..

Йель изобретения .состоит в даль. нейами повыиении помехозащищенностк

-благодаря повнаению уровня полезного сигнапа. йостааленная цель достигается тем, что .согласно способу измерения . границы раздела двух. сред, связанном . с:измерением разности фаэ одновремен- 45 ио «спускаемых. в направлении границы раздеиа излучений в видимом и ннфра-lcpacNoaf.Ìèàïàçîíàõ спектра, при сканировааии излучения в направлении приема, в-направлении .зондирующего 5О излучения,.сканируемого по направленно црвема, дополнительно излучают

° ° ужасы излучения на частоте, мревы-, ей .частоту видимой составляющей зондирующего излучения на величину, 55 с ответствуащую дкайазому. частот

«оМбмйацкокного резомайса в воде с

Мнтейсиаиоатью, достаточной для по-. .--лучения освещенности и воде не менее

10в - 10. Вт/сиз.

На чертеже:.изображена прмнциПиальмая касема апцаратуры для реализации щнМЮагаембго способа.

:й.соответствии с основным изобрете:нием передавщая системы 1 направляет 65 промодулированное ко амплитуде 3QHдкрующее излучение в видимом н инфракрасном диапазонах. Одновременно передающая система 2 формырует мощные импульсы стимулирующего излучения. С помощью вращающегося зеркала

3 обеспечивается одновременное ска.нирование зондмрукнщего излучения и импульсов стимулирующего излучения:. в направлении поля приема, заданного приемным устройством 4. Зондирование в двух диапазонах позволяет определить профиль границы 5 воздухвода н профиль дна 6, поскольку инфракрасное излучение практически не проникает в толщу воды, а ослабление видимого излучения в воде сравнительно невелико. Разность частот плоско поляризованных зондирующего и стимулирующего импульсного излучения выбирается равной частоту комбинационного резонанса в воде, т.е. лежит в диапазоне .9,6 10©-1,08 ° 10 +Гц. Например, если зондирование производится излучением с длиной волны Я 0,53 мкм (частота .М=

5,66 ° 10кГц), то стимулирующее излучение должно иметь длину волны М =

О, 4 5 мкм (частота 4> 6,.6 б - 10 4Гц ) .

Прием ведется в спектральной области зондирующего излучения (Л = 0,53 мкм для рассмотренного примера). ,Поскольку сткмулирующее к зондирующее излучения распространяются

s. одном направлении, в водной среде онн перекрываются и вдоль траектории распространения зондирующего излучения возможно создать стимулирующим излучением освещенности 10 - 10 Вт/см и выае..йри.этих условиях возникает нелинейное оптическое взаимодействие между стимулирующкм и зондирующим излучением, результа- . том которого является усиление зондирующего излучения, являющегося стоксовой волной по отношению к стимулирующему излучению. КоэфФициент усиления зондирующего излучения увеличивается с.увеличением ннтенсив ности стимулирующего излучения.

Максимальное усиление происходит вдоль направления распространения стимулирующего и зондирующего излучений, что эквивалентно вытягиванию мндикатрисы рассеяния вдоль направления зондирования н приводит к относительному уменъщенмю фоновой засветки приемного устройства, связанной с боковым рассеянием зондирующего излучения в поле приема. Это увеличивает отнощеиие сигнал/шум.

Эффект усиления зондирующего излучения сопровождается также повьаюнкем его монохроматичности (т.е.спектральмая линия зондирующего излучения сужается), что дает возможность повысить помехозащищенность, .1091020

Составитель Ю.Ферштман

Техред В.Дайекорей Корректор A.òÿñêo

Редактор Анд. шандор т.

Заказ 3068/38 Тираж 987, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 так как прием можно вести в более узкой области спектра.

В зависимости от Мощности и конфигурации (площади нормального сечения вдоль направления распростра 5 нения) пучка стимулирующего излуче-. ния, области нелинейного оптического взаимодействия стимулирующего и зондирующего излучений можно создать как в поверхностном, так и в более t0 глубоководном слоях водной среди.

Получение необходимОй конфигУраЦИи .пучка может быть осуществлено с помощью оптической системы, фокусирующей стимулирующее излучение 15 на требуемой глубине (нелйнейное оптическое взаимодействие возникает в области максимальной освещенности, создаваемой стимулирующим излучением).

Оценочные расчеты показывают, что при использовании стимулирукщего излучения возможно добиться увеличения отношения сигнал/шум не менее, чем на порядок.

Предлагаеьнй способ может быть реализован как в фазовом, так и в импульсном режиме. В последнем случае обеспечить синхронизацию импульсов зондирующего и стимулирующего излучения,.что дополнительно приводит к увеличению крутизны фронтов принимаеваах импульсов. Дальнейшее увеличение точности измерений потребует применения сверхкоротких импульсов стимулирующего излучения, например, пикосекундных.