Способ измерения волнистости водной поверхности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

739448

Сеюз Советсиик

Сфциалистичесиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б l ) Допол н ит ел ьное к а вт. с вид-ву— (22) Заявлено28,03.78 (21) 2598508/40-23 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл, G 0189/62

3Ъеуддратеенемб кемлтет

СССР. дю делам кзебретеиий и еткрмтлл

Опубликовано 05,06.80. Бюллетень ¹ 21 (53) УДК 621. .396,963,3 (088. 8) Дата опубликования описания 05 06.80

М, И. Кузненов, В, А, Белогольский (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВОПНИСТОСТИ ВОДНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к области оптической локапии и.может быть исполь„зовано в навигапии и океанологических исследованиях для регистрапии состояния водной поверхности, Известен способ измерения расстояния с использованием оптических квантовых генераторов (ОКГ), основанный на передаче излучения ОКГ на исследуемый объект, приеме отраженного от объекта

1О излучения, преобразования его и обряботке (1)

Наиболее. близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является спо15 соб, заключающийся в одновременном зондировании водной поверхности излучением с различными длинами волн, приеме и обработке отраженных сигналов f2)

Недостатком способа является низкая точность измерения волнистости водной поверхности, обусловленная тем, что излучение ОКГ s основном поглощается толщей воды и лишь незначительная часть

2 зеркально отражается от ее поверхности

Белью изобретения является повыше- ние точности измерения волнистостн водной поверхности.

Указанная пель достигается тем, что в способе, заключающемся в одновременном зондировании водной поверхности излучением с различными длинами волн, приеме и обработке отраженных сигналов, при зондировании на водной поверхности одновременно создают паровую подушку, измеряют рассеянное излучение и по преобразованному гдлутению определяют волнистость водной поверхности.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит два оптических квантовых генератора (ОКГ) видимого 1 и инфракрасного 2 диапазонов, передающую оптическую систему 3, которая совмещает излучение обоих генераторов в вертикальном направлении, приемную оптическую систему 4, создающую

9448 а где Ч вЂ” линейная скорость считывания решетки;

Т вЂ” период считывания.

Оптический сигнал, промодулированный частотой считывания и очищенный от пос5 торонних засветок интерференционным светофильтром, проходит матовый рассеиватель 9 и попадает на фотоприемиик. Электрический сигнал с фотоприемника усилищ вается в 10 и ItocTylIaeT на вход синхронного детектора 11, на второй вход которого поступает электрический ойорный сипнал от генератора 12, На выходе синхронного детектора получают электричес1s кий сигнал 0 = О 0 совр Амплитуды О, 2 и 0 опорного и полезного электрических сигйалов при работе устройства постоянI ны и поэтому 0 пропорциональна сoS, а изменение угла пропорционально изме20 нению перемещения изображения рассеивающей подушки. Таким образом, величина амплитуды электрического сигнала в

: каждый момент времени зависит от характера движения водной поверхности в точ25 ке зондирования.

В пересчетном устройстве временной электрический сигнал обрабатывается, в результате чего определяются: максимальная величина высоты волны, спектр

50 волнения по частотам и его динамический диапазон, спектральная плотность, Результаты выводятся в регистрирующее устройство 15.

Использование изобретения позволяет

55 с высокой точностью измерять характеристики водной поверхности в широких динамических диапазонах, l

Устройство работает следующим об.разом,, Излучение ОКГ 1 видимого диапазона и излучение ОКГ 2 инфракрасного диапазона, совмещенные оптической системой 3, посылаются на объект исследования — водную поверхность, где образуется паровая подушка около водной поверхности за счет нагревания ее излучением инфракрасна о диапазона. Йзлучение видимого диапазона рассеивается диффузно на паровой подушке в угле ,29 стерадианобратно, и часть-его попадает в приемную оптическую сисгему 4.

При движении волны паровая светящаяся подушка вследствие непрерывного нагревания перемелется с перемещением по-верхности водной среды, то есть светящая ся вежа повторяет движение объекта исследования. В, плоскости иэображения . приемной оптической системы 4 наблю-дается уменьшенный характер движения водной поверхности, который непрерывно считывается модулятором 6, Максимальная величина отклонения изображения паровой подушки устанавливается настрой"кой увеличения приемной оптической системы 4, Она должна удовлетворять усло- вию:

4s, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, г

3 73 изображение паровой подушки 5 в фокальной плоскости, модулятор 6, выполненный в виде решетки и установленный в йлоскости изображения паровой подушки таким образом, что при вращении модулятора просветы решетки перемешаются в направлении перемещения паровой подушки, фотоприемник 7, перед которым уста. новлены узкополосный светофильтр 8, пропускающий излучение ONà видимого диапазона, и рассеиватель 9, об*печивающий равномерное освещение фотокатода приемника, измерительную систему, состоящую . иэ усилителя 10, вход которого соединен с выходом фотоприемника 7, а выход— с одним из входов синхронного детектора

11, генератор опорного напряжения 12, один выход которого подсоединен ко вхо.ду делителя частоты 13, подсоединенного к модулятору 6, а другой выход — к второму входу синхронного детектора 11, пересчетное устройство 14, вход которого подключен к, выходу синхронного детектора ll, a выход — к регистрирующему устройству 15. форм ула изобретения.

Способ измерении волнистости водной поверхности, заключающийся в одновременном зондировании водной поверхности излучением с различными длинами волн, приеме и обработке отраженных сигналов, при зондировании на водной поверхности создают паролю подушку, измеряют рассеянное излучение и по преобразованному излучению определяют волнистость водной поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кравцов Н. В., Чирков Л. Е., Попяченко В. Л. Элементы оптоэпектрон

ЧГ т сц(@ ных информационных. систем. М., 1970.

2. Патент США N. 4050819, кл. 356-51, 1976 (прототип).

739448

Составитель Е. 3 зигорьева

Редактор О. Иванова Техред М. Кузьма Корректор С. в@мак

Заказ 2917/39 Тйраж 649 . Подписное — .

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., a, 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4