Способ определения профиля параметров атмосферы

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано в геофизике, локации, геодезии при исследовании характеристик атмосферы. Под заданным зенитным расстоянием посылают световой импульс, формируют изображения сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, относительно двух точек отсчета, расположенных на известном расстоянии друг от друга по высоте. В обеих точках отслеживают центры тяжести и измеряют координаты и их разности, а также метеопараметры: давление, температуру и влажность воздуха, по которым вычисляют показатели преломления. Для выбранной I-й точки траектории распространения светового импульса находят показатель преломления и угол рефракции, по которым строят профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51)5 С 01 И 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ . flO ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4418134/24-10 (22) 14. 03. 88 (46) 30.11.90. Бюп. ¹ 44 (71) Горьковский инженерно-строительный институт им. В.П.Чкалова (72) В.В.Виноградов (53) 551.508.9 (088.8) .(56) Прилепин M.Т., Голубев А.И. Инструментальные методы геодезической

° рефрактометрии. Итоги науки и техники. Сер. "Геодезия и,аэрофотосъемка".

M. ВИНИТИ. 1979, т. 15, с. 2-30.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1030755, кл. G 01 M 1/00, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПАРА. МЕТРОВ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано в геофизике, локации, геодеИзобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано в геофизике, локации, геодезии при исследовании характеристик атмосферы.

Целью изобретения является расши- рение функциональных возможностей способа за счет дополнительного определения профиля показателя преломления. . Способ определения профиля параметров атмосферы заключается в том, что посыпают световой импульс под заданным зенитным paeeòîÿêèåì, формируют изображение сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, отслеживают эа центром тяжести.ЛК 161 452 А1 зии при исследовании характеристик атмосферы. Под заданным зенитным расстоянием посылают световой импульс, формируют изображения сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, относительно двух точек отсчета, расположенных на известном расстоянии друг от друга по высоте.

В обеих точках отслеживают центры тяжести и измеряют координаты и их раз— ности, а также метеопараметры — давление, температуру и влажность воздуха,по которым вычисляют показатели преломления. Для выбранной i-й точки траектории распространения светового импульса находят показатель преломления и угол рефракции, по которым строят профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса. 1 ил. иэображения сечения объема пространства с одновременным измерением координат центра тяжести изображения от- ив носительно точки отсчета и дальности „р до светового импульса, а также отслеживают центр тяжести иэображения с измерением координат относительно второй точки отсчета, расположенной на известной высоте от первой точки отсчета. Измеряют разность координат центров тяжести, давление воздуха, и температуру и влажность у двух точек отсчета, по которым вычисляют показатель преломления, а для выбранной точки траектории. распространения светового импульса находят показатель

1610452 и

1О

r =(— — 1) и, и

1 гце (r

25

Кх 1)х х р (4) 30 преломления и угол рефракции, по Ко, торым строят их профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса, При этом формулы для вычисления имеют вид з и, tg z,— и tg к (1)

-Ь + (b -4a с, )

Ь=и < tgz,(1-tg z, )-и 2(1-tg z <) t gzz, с =tgz< (0>5tg z< 1)+едкд (1-0,5tg2 zz)— — fr

, 9 а = (n2tg3 z< -n2 tg х,.) 0 5, tg к<+0,5(— 1) г tg z,„ и< (2) разность углов рефракции для двух траекторий, г< „z< и и<,и — зенитные расстояния и показатели преломления в первой и второй точках отсчета соответственно.

I г<, = <)) ./)., -arcrg(B гиг <90 -г) L.), (3) г где 11 — вертикальная коорцината во х, второй точке отсчета, текущее значение дальности

1 до положения импульса в

i-й точке пространства;

 — вертикальный отрезок (рас— стояние) между точками отсчета.

Выбрр знака перед радикалом в выражении (1) определяется требованием К „, который должен быть больше единицы.

На чертеже приведена схема измерений.

Лазерный импульс излучателя 1 формируется зеркалами 2 и оптической системой 3 и направляется в атмосферу под заданным зенитным расстоянием (углом) z< Оптические системы 3 и

4 формируют в плоскости анализаторов

5 и 6 иэображения сечения объема,образованного световым импульсом при распространении его в атмосфере. При этом система 4 расположена на известной высоте В по отношению к системе

3. Анализаторы 5 и 6 осуществляют слежение за перемещением изображения сечения объема, образованного световым импульсом, в поле зрения оптических систем и формируют сигналы, поступающие в блоки 7 и 8 управления анализаторами, В блоках 7 и 8 формируются сигналы U„,,U, и U„,,U

8 В соответственно, первые, — пропорциох < нальные координатам центра тяжести изображения olíoñèòåëüío точки отсчета в приемной системе 3, а вторые в системе 4. Эти пары сигналов поступают в блок 9 вычисления. Так как углы рефракции и показатели преломления различны для различных участков трассы, последнюю разбивают на участки 1,<, 1.,..., 1.1,... 1.„с шагом

ВЬ = L — L

« l <

Одновременно с измерением указанных пар координат для двух траекторий на высотах расположения систем 3 и 4 измеряют метеопараметры и вводят с них информацию в вычислительный блок

9, который реализует алгоритм (3), Величины сигналов U)<, U пропорциональны значениям проекций центров сечений объема, занятого световым импульсом, на направление зондирования в соответствующих точках i., Угловые отклонения по осям Х и Y вычисляют по формулам

К У г<Е где F — фокусное расстояние конкретной оптической системы, К,К вЂ” коэффициенты, определяемые при калибровке °

Оценка точности предлагаемого способа на основе уравнений (1) и (2) позволяет сделать выводы о том, <10 что погрешность определения углов рефракции не превышает 1-3 угловых секунд, а показателя преломления

-6

)10 в относительной мере, что удовлетворяет многим запросам практики.

Формула изобретения

Способ определения профиля параметров атмосферы, включающий посыл50 ку светового импульса под зацанным зенитным расстоянием, формирование изображения сечения -объема пространства, заполненного световым импульсом, слежение за центром тяжести изображения сечения объема пространства с одновременным измерением ко ординат центра тяжести изображения относительно точки отсчета и дальности до светового объема, о т л и—

04 52 отсчета, определяют разность коордиСоставитель Е. Трофимов

Редактор М. Бандура Техред М.Ходаиич Корректор М,Самборская

Подписное

Тираж 341

Заказ 3738

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 .1 61 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного определения профиля показателя преломления, центр тяжести отслеживают при измерении координат относительно дополнительной точки отсчета, расположенной на известной высоте от первой точки нат центров тяжести, в точках от:"чета измеряют давление воздуха, температуру и влажность, вычисляют показатели преломления в этих точках, а дпя выбранной точки траектории распространения светового импульса находят показатель преломления, угол рефракции и профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса .