RU696838C - Устройство дл дистанционного зондировани температуры атмосферы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области метеорологических измерений и может быть использовано на метеостанци х и в лазерном зондировании атмосферы.

Известны устройства дл  дистанционного определени  температуры атмосферы методами лазерного зондировани , основанные на использовании чисто вращательного спектра спонтанного комбинационного рассе ни  света (СКР) молекул азота и кислорода, в которых участки чисто вращательного спектра выдел ютс  с помощью монохроматора.

Однако их работа ограничена ночными услови ми из-за вли ни  фона сплошного спектра излучени  неба, которое  вл етс  помехой при регистрации спектра СКР, имеющего дискретную

структуру, и снижает этим точность измерений.

Наиболее близким к- описываемому  вл етс  устройство, содержащее передатчик монохроматического излучени  в атмосферу, оптическое устройство дл  приема рассе нного атмосферой излучени , двойной монохроматор дл  выделени  участков чисто вращательного спектра СКР азота (N) и кислорода (Oj) и фотоэлектронные умножители дл  преобразовани  оптических сигналов в электрические.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение уровн  помех от фонового излучени .

Это достигаетс  тем, что устройство снабжено установленным перед входной щелью монохроматора интерферомет ром Фабри-Перо, база которого равна 1/8 В jg,,,, а длина волны возбуждающего излучени  Гв; 1к з72Г. где R1 - вращательна  константа мо лекулы азота; К - любое целое число. На чертеже изображена схема устройства . Устройство включает источник 1 им пульсов монохроматического излучени  в атмосферу, приемное оптическое устройство 2, интерферометр Фабри-Пе ро 3, фокусируюидую оптику t, двойной монохроматор 5 и блок 6 фотоэлектрон ных умножителей. Источник 1 направл ет в атмосферу импульс монохроматического излучени  Приемное оптическое устройство 2 при нимает рассе нное атмосферой излучение и в виде коллимированного пучка направл ют его на интерферометр 3./ Далее прошедшее через интерферометр Фабри-Перо излучение с помощью фокусирую1цей оптики k направл етс  на входную щель двойного монохроматора 5. Интенсивность выделенных двойным монохроматором 5 участков чисто.вращательного спектра СКР молекул азота регистрируетс  фотоэлектронными умножител ми 6. Поскольку чисто вращательные спектры СКР азота и кислорода содержат наборы практически эквидистантных линий, то фоновое излучение, всегда имеющеес  в атмосфере в видимом диапазоне длин волн, не совпадаю по длинам волн с лини ми СКР, можно удалить из спектра рассе нного излучени  с помощью интерферометра Фабри-Перо. Известно, что функци  пропускани  интерферометра Фабри-Перо дл  коллимированного пучка света представл ет собой периодическую функцию, имеющую набор равноотсто щих в шкале частот максимумов, рассто ние между которыми равно где t - база интерферометра. С другой стороны рассто ние между лини ми чисто вращательного спектра СКР N или Og в шкале частот определ етс  вращательной константой молекулы В см- и равно дл  линий разной четности и 8В дл  линий одной четности. Так как концентраций молекул в четыре раза больше, чем Oj, а сечени  рассе ни  почти одинаковы, то интенсивность линий СКР азота больше. Поэтому нужно подобрать базу интерферометра так, чтобы максимумы его функции пропускани  совпадали с лини ми чисто вращательного спектра СКР азота. Лл  этого t должна равн тьс  t 1/8 . При этом длина волны возбуждающего излучени  {, должна удовлетвор ть условию i|B,jK + 3/2) где К - любое целое число. Это условие вытекает из того, что первые лиНИИ азота во вращательном спектре СКР отсто т от частоты возбуждающего излучени  на 8В н по обе от нее стороны, т.е. (l/Xp - .скр) г 6Вм„, с одной стороны, и с другой стороны, частота 1/Лвр,скР должна совпадать с частотой одного из максимумов функции пропускани  интерферометра - 1/ K/2t , где К любое целое число. Таким образом, если в коллимировйнный пучок помещают интерферометр Фабри-Перо с базой t, 1/8 Вщ , то тем самым очищаетс  излучение от фона, не совпадающего по длинам волн с лини ми вращательного спектра СКР. Далее прошедший через интерферометр с,вет с помощью фокусирующей оптики подаетс  на входную щель двойного монохроматора, где по известной схеме выдел ютс  участки вращательного спектра, измер ютс  их интенсивности, из отно 11ени  которых далее находитс  значение температуры.