RU772389C - Устройство оптического зондировани атмосферы - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее источник направленного излучени , оптическа  ось которого лежит в одной плоскости с оптической осью, расположенной р дом с ним приемной системы, включающей в себ  объектив, светоделительную пластину, оптически св занную с двум  фотоприемниками , подключенными к блоку регистрации и размещенную перед одним из фотоприемников щелевую диафрагму, отличающ е а с .  тем, что, с целью обеспечени  возможности оперативного определени  профил  турбулентных неоднороднсстей атмосферы по любому направлению, в нем источник направленного излучени  выполнен импульсным, а диафрагма установлена за фокальной плоскостью объектива, причем ширина щели выполнена в 2-3 раза меньше предполагаемой величины изображени  рассеивающего объема. 2. Устройство по п. 1, отличающее с   тем, что, с целью упрощени  юстировки устройства, в нем светоделительна  пласт 1на совмещена с диафрагмой путем выполнени  ее с полуотражающим покрытием на сл одной стороне и поглощающим покрытием с со щелью на другой.

Description

Изобретение относитс  к технике оптического зондировани  атмосферы и может быть использовано в метеорологии дл  определени  оптических параметров турбулентных неоднородностей, в частности, структурной характеристики показател  преломлени  атмосферы.

Цель изобретени  - разработка устройства дл  оптического зондировани , с помощью которого возможно оперативное определение профилей турбулентных неоднородностей атмосферы по любому направлению.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  оптического зондировани .

Устройство содержит источник направленного излучени  1 с оптической осью 00 .

VI

1ГО

Расположенную р дом приемную систему

ы 2, включающую обьектив 3 (изображен о ви00 де линзы) с оптической осью OiOi ; светоделительную пластину 4, оптически

Ю св занную с фотоприемником 5, диафрагму 6 со щелью, изображенной по продольной оси OzOa , фотоприемник 7, блок регистра«и ции 8. к которому подсоединены фотоприемники 5 и 7. Оптические оси 00 , OtOi и продольна  ось симметрии щели 0202 размещены з одной плоскости. Оптические оси 00 и OiOi могут быть параллельными или составл ть между собой некоторый угол (р.

Устройство работает следующим образом . Источник 1 направл ет импульс оптического излучени  в атмосферу. Рассе нное в обратном направлении излучение из зондируемого объема принимаетс  приемной системой 2, её объективом 4, который формирует изображение рассеивающего объема. При этом часть принимаемого потока расщепл етс  светоделительной пластиной 4 на две части. Одна часть отражаетс  от пластины на фотоприемник 5, друга  часть проходит через пластину 4 на диафрагму 6. В плоскости диафрагмы 6, на щели, формируетс  изображение рассеивающего объема. В зависимости от дальности до рассеивающего объема от устройства, его изображение будет смещено на разную величину от фокальной плоскости объектива 3 и от оптической оси OiOi . Но диафрагма 6 установлена так, что изображение рассеивающего объема независимо от дальности до него будет находитьс  на щели. Поскольку размеры изображени  больше в 2-3 раза ширины, то на фотоприемник 7, установленный за щелью, поступает часть потока, формирующего изображение. В зависимости от вли ни  оптических нерднородностей атмосферы на параметры изображени  рассеивающего объема, будет измен тьс  интенсивность излучени , проход щего через щель, что приведет к изменению величины сигнала с фотоприемника 7. Сигнал фотоприемника 5 при этом не зависит от параметров изображени . Сигналы с обоих фотоприемников 5 и 7 обрабатываютс  в блоке регистрации 8 по определенным алгоритмам до получени  искомых данных о парйметрах турбулентных оптических неоднородностей и их профил  на трассе зондировани . Место установки диафрагмы и размеры щели выполнены исход  из следующих расчетов . В оптически стационарной атмосфере импульс излучени  источника освещает некоторый рассеивающий объем. Дл  начальной дальности RI нахождени  рассеивающего объема, его изображение Si имеет размеры, рассчитываемые по известному из геометрической оптики соотношению с; ()f - Ri-f

где Оо - начальный диаметр пучка источника излучени ; в- угол расходимости пучка: f - фокусное рассто ние объектива.

На максимальной дальности измерительной трассы R2 размер изображени  будет равен величине

. f r.,(R2 -RI) -) RTRT-V

(8)

Поскольку изображение перемещаетс  вдоль щели, то дл  исключени  дополнительного виньетировани  на концах щели и дл  осуществлени  измерений в заданном. (ОЪ + 2)f R2 -f Пpиdo 1 см, а 3 , « Шг, а f « Ri, и, следовательно, соотношени  (1) и (2) принимает простой вид, показывающий независимость размера изображени  от дальности Дл  некоторой дальности положени  рассеивающего объема изображение оказываетс  от фокальной поверхности объектива на рассто ние, рассчитываемое по формуле а центр изображени  смещен от оптической оси OiOi на рассто ние ,, где В - рассто ние между оптическими ос ми источника и приемной системы в месте их расположени ; р- угол между оптическими ос ми. Перемещение центра изображени  относительно фокальной поверхности и оси объектива, в зависимости от дальности до рассеивающего объема, дает пр мую траекторию, наклоненную к оси объектива под углом, находимым с помощью формул (4), ) и равным а агаду Под этим углом установлена диафрагма. Причем центр щели оказываетс  смещенным от фокальной поверхности на величину, определ емую по формуле - f fR2-Ri RrR2 а величина смещени  центра щели от оптической оси 00 находитс  по формуле

диапазоне дальностей от RI до R2, длина щели выбрана равной сумме длины траектории центра изображени , котора  рассчитываетс  по формуле

Bf fR2-Ri

(9)

sln« 1 Ri-R2 и удвоенного размера самого изображени , равного 2S.