RU680402C - Система дл измерени поглощени лазерного излучени атмосферой - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области исследовани  и анализа атмосферы .с помощью оптических методов и может быть использовано дл  определени  газового состава атмосферы базисным методомо

И;звестна система рл  определени  вещества по спектральному анализу , при котором через последующую среду пропускают два пучка перпендикул рно пол ризованного света, один из пучков имеет узкую полосу частот и лежит в полосе поглощени , а другой - в полосе, где среда не поглощаето Поглощение определ ют, сравнива  интенсивность прошедших через вещество компонентово Система включает источник излучени  перпендикул рно пол ризованного света и приемники этого излучени , установленные таким образом, чтобы излучение от передатчика к приемнику . проходило через исследуемую среду.

Известна система дл  обнаружени  компонентов воздуха, котора  содержит источник излучени  и детектор, принимаЮ1иий прошедшее через воздух излучение Интенсивность прошедшего через слой воздуха излучени  зависит от количества поглощающего газа, что позвол ет определить его концентрацию.

Описанные; выше системы позвол ют, как правило, измер ть поглощение посылаемого излучени  исследуемыми средами в лабораторных услови х Причем , обычно база системы не превышает нескольких метров. Все это oi раничивает чувствительность указанных приборов и их использование в измерени х поглощени  исследуемого спектрального излучени  на длинных трасах в реальной атмосфере с Наиболее близкой по своей технической сущности  вл етс  система дл  измерени  поглощени  лазерного излучени  атмосферой, включающа  прожектор, лазерный источник, на оптических ос х которых установлены приемные антенны. При этом проход щие через слой атмосферы излучение регистрируют и сравнивают электрические сигналы, пропорциональные интенсивност м этих излучений с Из сравнени  сигналов определ ют поглощение лазерного излучени  атмосферой j , .. , .: , , Недостатком описанной системы  вл етс  возникновение ошибок измерений в поглощении лазерного излучени , величины которых будут зависеть от соотношени  геометрических параметров приемных антенн и пере:датчиков , а также тЪй метеорологической ситуации на трассе, при кото рой провод тс  измерени  с Дл  устра нени  этого недостатка необходимо в лазерном и прожекторном каналах сделать равными расходимости пучков излучени : пол  зрени  и диаметры приемных антенно Выполнение этих требований наталкиваетс  на следующие трудности При работе в режиме полного перехвата угловые размеры луча лазера можно сделать такими, чтобы луч пол ностью перехватывалс  приемной антеннойо Однако, невозможно провести коллимирование прожекторного луча до угловых размеров луча лазера о А это ведет к возникновению ошибок- в определении количественного поглощени  излучени  лазера о При работе в режиме неполного. перехватаизлучени  приемными антен нами можно выровнить угловые размер световых пучков путем расширени  ла зерного луча до размеров прожекторного луча о Но это ведет к существенному снижению величины принимаем сигналов по лазерному каналу и к ув личению ошибок измерений. При этом изменение распределени  интенсивнос ти излучени  лазера по сечению пучк что часто имеет место на практике. будет дополнительным источником ошибок измерений. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  поглощени  лазерного излучени  атмосферой при различных метеорологических ситуаПоставленна  цель достигаетс  тем, что в известной системе дл  измерени  поглощени  лазерного излучени  атмосферой лазер и прожектор установлены таким образом, что их оптические оси пересекаютс , а в точке пересечени  установлен зеркальный контротражатель , имеющий такие размеры отражающего пол , отраженное от него излучение полностью перехватываетс  приемными антеннами, причем пол  зрени  и диаметры приемных антенн равны между собой „ Располагают приемные антенны и передатчики так, чтобы оптические оси соответствующих приемных антенн  вл лись зеркальным отражением оптических осей передатчиков, полученных контротражателемо Принципиальным отличием предлагаемой системы от известной  вл етс  то, что в ней установлен отражатель с -ограниченным полем отражени , даю1чйй возможность вырезать из прожекторного луча такую часть, котора  полностью принимаетс  антенной и расходимость которой равна расходимости лазерного луча,, , На фиГх,1 изображена система (вид. сверху),. на фиго2 - пересечение оптических осей приемных антенн и передатчиков с плоскостью, параллельНой плоскости контротражател  ч, - - - . Система состоит из контротражател , включающего зеркало 1 с установленной перед ним кольцевой диафрагмой 2; лазерного и прожекторного передатчиков излучени  3 и t, приемных антенн 5 и 6 с установленными в них диафрагмами пол  зрени  7 и 8,, Работает система следующим образом Излучени  лазерного 3 и прожекторного источников направл ютс  на контротражатель 1, который с помощью ограниченного пол , создаваемого диафрагмой 2, вырезает из прожекторного пучка луч, условные размеры которого равны условным размерам лазерного луча, и посылает оба луча

5

в Соответствующие приемные антенны 5 и 6„ Лучи полностью перехватываютс  ими и .собираютс  на фотоприемник, по величине сигналов которых определ ют поглощение лазерного излучени  атмосферой .

При реализации предлагаемой сие-, темы возникает возможность устранить ошибки измерений поглощений лазерного излучени  атмосферой, что достигаетс  за счет создани  одинаковых условий рассе ни  излучений в обоих каналах .

Дополнительно по наводке отраженного излучени  одного из каналов

в соответствующую приемную антенну можно автоматически завести излучение второго канала в свою приемную

с антенну, если элементы приемо-передающей системы и контротражател  расположить согласно фиг с 2,, Здесь оптические оси приемников и передатчиков t пересекаютс  в центре контротражател , 10 Приемные антенны расположены относительно передатчиков таким образом, чтобы их оптические оси  вл лись отражением оптических осей лучей передатчиков/ полученных контротражате15 леМо

риг.2