Способ определения структурной характеристикипоказателя преломления

 

к ° ° !

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскни

Сацнаанстнческнк

Республик

< 702839 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 041077 {21) 2529046/18-25 (51)М. Кл

G 01 N 21/41 с присоединением заявки Й9— (23) Приоритет

Гюсударствеянмй кеммтет

СССР яв делан язвбретекмя я вткрытмя (53) УДК 535.322. .4 (088. 8) опубликовано 230481.Бюллетень No 15

Дата опубликования описания 230481 (72) Авары изобретения

М. С. Беленький, A. A. Макаров, В. Л. Миронов . и В. В. Нокасов

Институт оптики атмосферы Сибирского отделения AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СтРУКТУРНОй ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Изобретение относизся к областй атмосферной оптики и может быть ис-. пользовано для определения оптических и метеорологических параметров атМосферы.

Известен способ измерения структурной характеристики показателя преломления, по которому лазерное излучение посылается в турбулентную атмо- 1О сферу и принимается на другом конце трассы приемной системой на главкой оптической оси передатчика (1J .

Недостатком способа является необходимость точной установки диафрагмы приемной системы по центру дифрак- 15 ционной картины во время измерений, что невозможно выполнить из-за медлфных флуктуаций углов прихода лазерного пучка на реальных трассах распространения, а также примейение 2О разнесенных по концам трассы неподвижных передатчика и приемника излучения.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ определения структурной характеристики показателя преломления, заключающийся в посылке лазерного излучения через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошед- ЗО шего излучения и определении турбулентного уширения изображения передатчика в фокальной плоскости приемника 2 .

Недостатком способа является низкая точность определения структурной характеристики показателя преломления, посйолЪку=точнбС 1 ь измере ния величины определяется степенью относительной неподвижности передатчика и приемника излучения, что достигается их установкой на неподвижных массивных основаниях.

Цель изобретения - повышение точности измеряемого параметра.

Цель достигается тем, что посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определяют турбулентное уширение иэображения рассеивающего аэрозольного объема вблизи фокуса передающей системы лазерного передатчика.

На чертеже изобрежено устройство, реализующее способ и позволяющее производить измерение структурной характеристики показателя преломления по распределению средней освещенности в фокусе приемной оптической системы, формирующей иэображение рассеивающего объема.

702839 устройство содержит лазерный "передатчик 1, фокусирующую оптическуую систему 2, приемную фокусирующую систему 3,:щелевую диафрагму 4, диссектор 5, блок 6 обработки, включающий цифроаналоговый преобразователь ЦАП, двоичный последовательный счетчик

СТ-2-2 и внешний задающий генератор Г

Устройство работает следующим образом.

Излучение от лазерного передатчика 1 фокусируется передающей оптической системой 2 на расстоянии L, После прохождения турбулентной трассы длиной L, на которой измеряется структурная характеристика Сп, расг

" = с43Ийое -аэрозолем лазерное излучение попадает на приемную фокусирующую оптическую систему 3, исправленную на аберрации, с входной апертурой D и фокусным расстоянием F, при этом

0 ъ> g F. В фокальной плоскости системы помещена щель 4, ширина которой меньше невозмущенного дифракционного изображения рассеивающего объема ; а длина много больше эффективного размытого турбулентностью; изображения.

На развертывающую систему фотоприемника диссектора 5, входной апертурой

" которого является щель 4, поступает - развертывающее напряжение от цифроаналогового преобразователя с двоичАМ последовательным счетчиком, при" йимающйм" ймнульсй внешнего задающего генератора. меняя частоту генератора, легко варьировать время усреднения в широких пределах. Применение элект "" ронного развертывающего устройства позволяет избавиться от помех вибраций, Определяющих нижнюю границу изме ряемой величины; и получить постоян ные скброСти развертки, повысить надежность системы. Сигнал с выхода диссектора осредняется RC-цепью с постоянной ь = 5-10 с и регистрируется самописцем.

Как показывает основанный на теории распространения света в турбулентной атмосфере расчет, радиус когерентности, отраженной сЬвокупностью независимых рассеивателей когерентной волны для сфокусированного пучка; определяется лишь турбулентнымй условиями по трассе распространения.

Способ наиболее эффективен при измерении высотных зависимостей структурной характеристики показателя преломления С,„(Ь) (для определения сте" пени неоднородности интенсивности турбулентности на трассах распростра нения оптического излучения). Для этого требуется простым изменением фокусировки передающей оптической системы 2 варьировать положение точки фокуса передатчика и соответственно приемную систему настраивать на рассеивающий объем вблизи этой точки.

Способ может быть широко применен, поскольку передатчик и приемник могут располагаться под различными углами, обуславливая выбор трассы распространения большой чувствительностью к изменениям C2 (h)-.

Системы, реализующие способ, отличаются надежностью, помехоустойчи20 востью и простотой эксплуатации, объясняемой почти сферической диаграммой направленности рассеянного аэрозолем излучения, что исключает кропотливую настройку передатчика и приемника излучения, компенсирует влияние рефракции, Формула изобретения

Способ определения структурной характеристики показателя преломления, заключающийся в посылке лазерного излучения через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошедшего излучения и определении турбулентного уширения изображения пере" датчика в фокальной плоскости приемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из4() меряемого параметра, посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определяют турбулентное уширение изображения рассеивающего аэрозольного объема вблизи фокуса передающей системы лазерного передатчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 386325, кл. С 01 и 21/46, 1973.

2. Ванин Я. В. и др. Лидар для исследования атмосферы различными методами, "Квантовая электроника", 3, Р 9, 1976, с.2009 (прототип), I

702839

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2229

Филиал ППП "Патент", г. УжгОрод, ул. Проектная, 4

Составитель В. Белогольский

Редактор Е. Месропова Техред Е.Гаврилешко Корректор Г. Назарова