SU1328778A1 - Способ определени оптических характеристик рассеивающих сред в услови х слабых световых потоков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метеорологии и гидрологии. Цель изобретени  - повышение точности определени  оптических характеристик рассеивающих сред. Дл  определени  искомых параметров необходимо измер ть .число фотонов , пришедших с исследуемого участка, а также сигналы, пропорциональные соответственно сумме значений текущего времени прихода фотонов , сумме квадратов значений текущего времени и т.д., что позвол ет повысить точность определени  оптически: ) характеристик в услови х приема слабых световых потоков обратно- рассе нного излучени . Необходимость измерени  сравнительно малого числа характеристик сигнала позвол ет упростить регистрирующую аппаратуру при одновременном повышении ее информативности . 1Х

Description

Изобретение относитс  к метеорологии и гидрологии и может быть использовано дл  определени  оптических характеристик рассеивающих сред в услови х регистрацией слабых сигналов обратного рассеивани , например, в цел х контрол  загр знени  воздушного бассейна.

Цель изобретени  - повышение точности определени  оптических характеристик рассеиваюисих сред.

Способ реализуетс  следуюи им образом .

Известно, что величина сигнала обратного рассе ни  описываетс  уравнением лазерной локации

t

S(t) - G(2-)(i)dt,

о

где t - текущее врем ,отсчитываемое с момен га посылки зондирующего импульса; с - скорость света;

et

- - рассто ние от лидара до исследуемо о участка среды; (b-j.,- коэффициент обратного рассе ни ;

- коэффициент ослаблени  оптического излучени ; А ПОСТОЯ1П1ЫЙ коэффициент, определ емый энергетическим потенциалом лидара и независ щий от внешних условий. Представим сигнал обратного рассе ни  в виде

s(t)

f(t)

(t)

где (t) --; f(t) -2 ()dt +

0

+ In (Ь(у)

Разлолшм функцию f(t) в р д Тейлора , ограничива сь m первыьш членам

f{t) ао+а, + .-. F(t).

В этом случае интенсивность сигнала обратного рассе ни  принимает вид

e(t) - (t). S(t) -

Коэффициенты а, полинома F,(t) можно определить методом максимального правдоподоби .

Действительно, веро тность обнаружени  первого фотона P(t, ) в беско- He i -io малом интервале времени .t, , t, + dt, равна

j

P(t,)S(Ljexp - SCt)d f dt, .

T, /Vl

. T . - интервал времени регистрации пуанссоновского потока. Соответственно веро тность регистрации фотонов на интервалах t, , t + dt,J , t,, t + dt.J, I t.,t,, + dt,.J,

t, t + ,... описываетс  произведением

P(t,,t,,,. ..,t:,- ,...,t)

г T;

exp - S(t)dt П S(t Odt, 0 I J --( - T. J

и функнц  правдоподоби  L прихода фотонов во времена t принимает вид

L(l ,,/t)

-xpr-f 5Efc;U)l,JnsiEtE.(H)L

L

4(t)

Т,(tj)

Логарифмическа  функци  правдоподоби  имеет вид 0,Тг

1п|ь( - s(t)dt +

+ --J 3jJ °ti §iJ:J i.:.ii2LlPi -ii E i Ll 4(t.)

35т.

- S(t)dt+a., l+a, t + ..,+

Ji 1

TV

,.....a,,tT-|:in4 (t:.). Наличие в выражении членов вида

и п111

Г1 о «г-1v 1 ПЛ

.i,; t,;...gt,;...2t, ,

независ щих от искомых параметров а , указывает на то, что дл  определени  искомых параметров необходимо измер ть число фотонов, пришедших с исQ следуемого участка, а также сигналы, пропорциональные соответственно сумме значений текущего времени прихода фотонов, сумме квадратов значений текущего времени и т.д.

5 В качестве оценок дл  искомых параметров а„ вЕ)1бираютс  такие значеЛ

ни  а, при которых функци  правдоподоби  достигает наибольшего значени  .

3

В результате получаем линейных уравнений т,

n t

E SElEii5 l i.il§ffi iEi

(t)

n t )

n t4,

в которых t - выборочные моменты k-го пор дка времени прихода фотонов.

Реша  систему уравнений относительно Яд,а,...,а, получают искомые значени  параметров.

Как известно, оценки максикапьного правдоподоби   вл ютс  асимптотически несмещенными и асимптотически эффективными . Последнее означает, что не существует какой-либо несмещенной оценки параметров а, имеющей меньшую дисперсию, нежели оценка максимального правдоподоби  а.

Таким образом, накопление сигналов , пропорциональных сумме значений текущего времени прихода фотонов, сумме квадратов значений, текущего времени, сумме кубов значений текущего времени и т.д., позвол ет повысить точность определени  оптических, характеристик в услови х приема слабых световых потоков обратнорассе н- ного излучени .

Редактор 0.Головач Заказ 3486/49

Составитель В.Досов Техред М.Ходанич

Корректор

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. .Ужгород, ул. Проектна , 4

Кроме того, необходимость измерени  при этом сравнительно малого (по сравнению с методом счета фотонов )

числа характеристик сигнала

I

5 (статистик типа .,2I.t.

0

5

0

5

0

St j ,. .. ,2Zt , где k / 1) , позвол ет значительно упростить регистрирующую аппаратуру при одновременном повышении ее информативности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  оптических характеристик рассеивающих сред в услови х слабых световых потоков, включающий посылку световых зонди- руюищх импульсов n малой длительности в исследуемую среду, прием рассе нного в обратном науравлении излучени , преобразование его фотонов в одноэлектронные импульсы и их регистрацию , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  оптических характеристик рассеивающих сред, измер ют интервалы времени между моментом посылки зондирующего импульса и моментами регистрации одноэлектронньгх импульсов, а оптические характеристики среды определ ют по статистическим моментам распределени  измеренных интервалов времени не ниже первого пор дка методом максимального правдоподо- би  дл  уравнени  лазерной локации.

   Корректор А.Зимокосов