SU1144033A1 - Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха - Google Patents

Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха Download PDF

Info

Publication number
SU1144033A1
SU1144033A1 SU833571831A SU3571831A SU1144033A1 SU 1144033 A1 SU1144033 A1 SU 1144033A1 SU 833571831 A SU833571831 A SU 833571831A SU 3571831 A SU3571831 A SU 3571831A SU 1144033 A1 SU1144033 A1 SU 1144033A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
air
refractive index
amplitude
formula
refraction
Prior art date
Application number
SU833571831A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Сергеевич Медовиков
Виктор Павлович Глумов
Original Assignee
Владимирский политехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимирский политехнический институт filed Critical Владимирский политехнический институт
Priority to SU833571831A priority Critical patent/SU1144033A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1144033A1 publication Critical patent/SU1144033A1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЯЬИОГО ГРУППОВОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА путем передачи, приема н измерени  величины девиации несущей частоты прошедших в воздушной среде исследуемой трасры модули:роваиных по амплитуде электромагнитных колебаний и последующего определени  по результатам измерени  показатели , преломлени  воздуха, о т л ичаюй (ийс  тем что, с целью расширени  частотного диапазона измерений Показател  преломлени  в область радиочастот, дополнительно измер ют, по крайней мере еще одну девиацию несущей частоты, разнесенной по спектру оТ первой несущей частот на величину U i , измер ют температуру воздуха в местах излучени  и приема электромагнитньк колебаний, а искомый показатель преломлени  воздуха ftp наход т по формуле , . Л .t.,-N,., Ч «./ z-ota/i, Г т 1 «, где «.nVCfioi-VfO ico; N: mSEMl2Tr c5&iOH5cu где Пд - показатель преломлени  i -и несущей частоты со; в стандартных услови х; С - скорость света в вакууме; m - коэффициент амплитудной модул ции; Q - кругова  частота модул ции; AGJ; - измеренна  девиаци  i i -и несущей; D - длина трассы; ВиС - дисперсионные коэффициенты формулы Коши дл  стандартных условий; Т - средн   температура воздуха (Л на концах трассы; oi,, коэффициенты формулы Баррела-Сирса; k jkjHk-)- коэффициенты формулы Фрума Эссена, причем величину разнесени  оптических несущих колебаний по спектру 4 ui определ ют по формуле О У-Т-дНр .дЬ СО 00 где &NP - заданна  точность определени  показател  преломлени  ; воздуха в радиодиапазоне частот; AN; точность определени  индекса преломлени  в оптическом диапазоне частот; I V средн   длина волны; скорость электромагнитных колебаний в воздушной среде.

Description

Изобретение относитс  к исследо- взнию атмосферы оптическими методами н может быть использовано в геофизике , радиогеодезии. йэаестен дисперсионный способ оп- s ределени  интегрального показател  преломлени  воздуха в радиодиапазоне , оскованн на СВЧ-ре4Фактометрии, согласно которому производ т измерени  метеопараметров в одной или двух 19 точках на концах трассы, вь исл ют средние значени  мет опараметров по формуле Фрума7Эссена, наход т искомый показатель  реломлёни  m. Указанный снособ имеет низку) точ- is ность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  .способ определени  интегрального группового показател  преломлени  воздуха 20 путём передачи, приема и изьюрени  величины девиации несущей- частоты прошедших в воздушной среде модулиронайных ио амплитуде колебаний и послед1 щеро определени  по результа- 25 там- измерени  показател  преломлени  воздуха 2 . Известный способ применим дл  определени  интегрального показател  преломлени  воздуха только в опти- до ческам диапазоне. Это рбъ сн етс  тем что дл  радиодиапазона дисперси  воздуха ничтожно мaлaJ поэтому фазова  к группова  скорости совпадают и, следовательно, девиаци  несущей частоты ничтожно мала.. Цель изобретени  - расвшреиие частотного диапазона измерений пока- зател  ИЕреломлени  в область радиочастот , т.е. получение интегрального . показател  преломлени  воздуха дл  радиоволн путем зондировани  атмосферы в оптическом диапазоне. Особенность такой постановки задачи заключаетс  в том, что чувст- 45 вительность радиометодов зондировани  низка, а в оптическом диапазоне разработаны сраанитель о простые и высокочувствительные способы определени  интегрального показател  пре- 50 ло14 ени . Поэтому целесообразно применить оптические измерени  дл  определени  показател  преломлени  воздуха в радиодиапазоне. Поставленна  цель достигаетс  тем ,55 что согласно способу определени  интегрального группового показател  преломлени  воздуха путем передачи. прие несу ной рова ных лени духа ней част перв Jki, мест магй зате д т где . «i.ij k, Л прич ких опре где ма и измерени  величины девиации щей частоты прошедших в воздушсреде исследуемой трассы модулинных по амплитуде электромагнитколебаний и последующего опреде  по результатам измерени  воздополнительно измер ют по краймере еще одну девиацию несущей оты, разнесенной по спектру от ой несущей частоты на величину измер ют температуру воздуха в ах излучени  и приема электронтньк колебаний, а искомый покаль преломлени  воздуха Пр нахопо формуле ь N,|i2-M2/ii :,N,ot2-NгOt, v.|i3-o:.p,T2TU,p,.o6, 32ТгУ(по-;1) (2 r C bAOCi-,t5Cco|) ; fifli - показатель преломлени  i -и несущей частоты со в стандартных услови х; с - скорость света в вакууме; т - коэффициент амплитудной модул ции; 52 - кругова  частота модул -: ции; Oi W; - йзиеренна  девиаци  -и несущей колебаний; S - длина трассы; и С - дисперсионные коэффициенты формулы Ковди дл  стандартных условий; Т - средн   температура воздуха на концах трассы; ,- коэффициенты формулы Баррела-Сирса; ,и k - коэффициенты формулы Фрума-Эссена , ем величину разнесени  оптичеснесувдх колебаний по спектру д| дел ют по формуле . УТьНр д{ . - заданна  точность определени  показател  преломлени  воздуха в радиодиапазоне частот; ДН; - точность определени  индекса преломлени  в оптическом диапазоне частот; i - средн   длина волны; 3 V - скорость электромагнитных колебаний в воздушной ере Де. На чертеже представлена блок-схе ма устройства дл  реализации способ Способ осуществл ют следунщим образом. Излучение источника 1 проходит через удвоитель 2 частоты, модул то 3, светоделитель 4 и через передающий объектив 5 идет нА дистанцию D После отражени  от отражател  6 излучение проходит через приемный объ ;тив 7 и падает на дихроичное зеркало 8, сквозь которое проходит только излучение частоты Q, . Это излучение проходит через светоделитель 9, на котором сйещиваетс  с опорным пучком от светоделител  4 и падает на фотоприемник 10, Излученне частоты СО 2 Q отражаетс  от дихроичного зеркала-8, зеркала 11 и на светодели теле 12 смешиваетс  .с опорным излуче нием. На фотоприемниках 10 и 13 опор ные и дистанционные световые пучки смешиваютс , а поскольку дистанционные пучки получают при распростра гёнин в воздухе девиации частот UQ, и jiCOg соответственно, то на подключенных к фотоприемникам частотомерах 14 и 15 можно измерить девиации частот.. Способ реализуют при помощи неодимрвого лазера А, 1,06 мкм, втора  длина волны получена путем генерации второй гармоники 0,503 мк Измеренные девиации частот состав;л ют 1,053 и 1,077 кГц. Показатель преломлени  на трассе 12,8 км имеет значение 1,000271. Сущность изобретени  основаиа на следующем. Известно, что в радиодиапазоне вли ние влажности на показатель преломлени  воздуха примерно в 100 раз больше, чем в оптическом диапазоне . Поэтому дл  точных определе НИИ Необходимо точно измерр1ть влажность вдоль пути распространени  .волн. Применение дисперсионного способа дл  достижени  указанной цели, ; т.е. изменение разности оптических путей (фаз) дл  двух волн даже в полосах поглощени  вод ного пара малоэффективно , так как при больших длинах волн (радиодиапазон) разность - фаз мала, а точность фазовых измереНИИ в радиодиапазоне ограничена 0,02 рад. С другой стороны, нормальна  дисперси  показател  преломлени  33 воздуха в радиодиапазоне мала, что вообще не позвол ет использовать дисперсионный способ вне полос поглощени  . Таким образом, кроме метеорологического , способа, т.е. определени  Ир по измерени м метеопараметров, в радиодиапазоне нет другой возможности вьтолнить коррекцию измерений к свободному пространству. Ввиду непредставительности метеопараметров , которые измер ют на концах трассы, точность измерений составл ет пор дка 10 (в относительных единицах). В оптическом диапазоне cHTyavfia обратна , так как дисперси  показател  преломлени  достаточно велика и можно использовать дисперсионный способ в сочетании со способом, основанным на измерении девиации опти (ческой частоты. Измерение девиации частоты по крайней мере дл  двух оптических несущих частот дает возможность решить обратную задачу, т.е. определить средние по трассе значе- НИН метеопараметров, а затем по известным метеопараметрам определить искомьш показатель преломлени  в радиодиапазоне, Возможно использовать несколько оптических несущих, при этом рабочие формулы будут иметь аналогичньй вид дл  любой пары длин волн,а окончательнь1Й результат следует получать с использованием :eтoдa наименьших квадратов. Однако увеличение числа длин волн приводит к резкоьгу усложнению технической реализации способа, Пределы разноса оптических частот по спектру определ ютс  требовани ми к точности определени  показател  преломленр1Я воздуха в радиодиапазоне . Дифференциру  основную формулу дл  показател  преломлени  Пр в радиодиапазоне N,p2-N2/3, / k, Н. np-lV|O Np k,- 4,| j-COj/ Of,2-OC2/i, и полага  . получим ц itl; h (vp;де лМ; - точность измерений индекса преломлени  в оптическом диапазоне; 1 - средн   длина волны. 5 Отсюда дл  диапазона разности оптических длин волн имеем Ы. При 0,5 мкм, К, N 10-2 дУ р 1 , получим Д 0,6 мкм. С увеличением требований к точно ти определени  показател  преломлени  воздуха в радиодиапазоне необхо димо увеличить разнос оптических длин волн или увеличить точность из мерений в оптическом диапазоне. 3 Использование изобретени  позволит одним и тем же устройством определ ть показатель преломлени  как в оптическом, так и в радиодиапазоне. Это особенно важно дл  радиодивпазона , так как в указанной области существующие технические решени  сложны в осуществлении и недостаточно чувствительны. Использование изобретени  в морской геодезии позволит значительно повысить точность прив зочных работ в районах шельфа.

Claims (1)

  1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ГРУППОВОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА путем передачи, приема и измерения величины девиации несущей частоты прошедших в воздушной среде исследуемой трассы модули- .рованных по амплитуде электромагнитных колебаний и последующего определения по результатам измерения показателя, преломления воздуха, о т л ичаюй[ийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений Показателя преломления в область радиочастот, дополнительно измеряют, по крайней мере еще одну девиацию несущей частоты, разнесенной по спектру от первой несущей частот на величину й f , измеряют температуру воздуха в местах излучения й приема электромагнитных колебаний, а искомый показатель преломления воздуха Пр находят по формуле
    Р 1 г Т ) «4/32-042р(1 М 1 С \
    I J* С&(п<^-Ч <0 .
    где π0· - показатель преломления ΐ -й несущей частоты ω4· в стандартных условиях;
    С - скорость света в вакууме; ш - коэффициент амплитудной модуляции;
    Q - круговая частота модуляции; АСЭ; - измеренная девиация;i-й несущей;
    D - длина трассы;
    ВиС - дисперсионные коэффициенты формулы Коши для стандартных условий;
    7 - средняя температура воздуха на концах трассы;
    oi1t2H(31i2~ коэффициенты формулы Баррела-Сирса;
    к^ику- коэффициенты формулы ФрумаЭссена, причем величину разнесения оптических несущих колебаний по спектру й! определяют по формуле
    УТ-дЦр где &Np - заданная точность определения показателя преломления воздуха в радиодиапазоне частот;
    ΛΝ; - точность определения индекS.U <„..1144033 са преломления в оптическом диапазоне частот;
    ΐ - средняя длина волны;
    М - скорость электромагнитных колебаний в воздушной среде.
    *
    1144033 1
SU833571831A 1983-04-01 1983-04-01 Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха SU1144033A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833571831A SU1144033A1 (ru) 1983-04-01 1983-04-01 Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833571831A SU1144033A1 (ru) 1983-04-01 1983-04-01 Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1144033A1 true SU1144033A1 (ru) 1985-03-07

Family

ID=21056453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833571831A SU1144033A1 (ru) 1983-04-01 1983-04-01 Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1144033A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
t. Приленин М.Т. , Голубев А.И. ййет рументапьные методы геодезической рефрактометр ш. - Итоги науки и техники Теодеэи и аэросъемка, т. 15, М., ВИПИТИ, Т979, с. 80-82. 2. Авторское свидетельство СССР 542127, кп. G 01 N 21/41, 1977 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5534992A (en) Optical measuring apparatus
EP0092369B1 (en) Light frequency change detecting method and apparatus
US4492464A (en) Apparatus and method for distance measurement by laser interferometry
JPS5965221A (ja) ダイオ−ドレ−ザおよび光フアイバ−を使用するタンクレベルのゲ−ジング方法および装置
CN110308454A (zh) 一种准无盲区多普勒相干激光雷达风速测量系统及方法
JPS6162885A (ja) 距離速度計
SU1144033A1 (ru) Способ определени интегрального группового показател преломлени воздуха
JPH1062549A (ja) 距離測定装置
JPH05256769A (ja) ガス濃度測定方法およびその測定装置
JPH04326041A (ja) ガス濃度測定方法及びその測定装置
CN115308715A (zh) 一种稀疏调制测风雷达的方法和系统
US3600090A (en) Extended range optical distance measuring instrument
JPH0367195A (ja) 波動伝播を利用した大気の温度及び湿度測定方法及び装置
JPS61270683A (ja) 光応用測定器
CN112179626B (zh) 一种光学晶体吸收损耗的测量方法及装置
JPH0875434A (ja) 表面形状測定装置
JPH0682552A (ja) 光波距離計における測距方法
SU1368732A1 (ru) Способ измерени коэффициента отражени от выходного торца световода
JP2001013245A (ja) 光波距離計
SU1413422A1 (ru) Акустооптическое устройство дл измерени перемещений
JPS5837496B2 (ja) 光学ファイバの測長方法
RU2059226C1 (ru) Спектральный коррелятор
SU1753271A1 (ru) Способ определени параметров вибрации
RU2097710C1 (ru) Способ исследования колебаний
SU943600A1 (ru) Устройство дл измерени фазовых сдвигов