SU1430839A1 - Способ локационного измерени показател ослаблени рассеивающих сред - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к океанографическим исследовани м и может быть использовано .дл  определепи  прозрачности природных вод. Целью изобретени   вл етс  повьшение поме- хозащи1 ;енности и упрощение аппаратурной реализации способа путем форьшро- вани  непрерывного зондирующего излучени , гармонически промодулированно- го по интенсивности, измерени  разности фаз йц| принимаемого и излучаемого потоков и определени  показател  ослаблени  среды о В формуле изобретени  привод тс  математические выражени  дл  выбора частоты модул - дии и расчета показател  ослаблени , 1. ил. (С

Description

О 00 Од

Изобретение относитс  к океанографическим исследовани м и может .быть использовано, например, дл  определени  прозрачности природных вод.

Целью изобретени   вл етс  упрощение измерений (аппаратурной реализации способа) и повьичение помехозащищенности .

На чертеже приведена функциональна  схема устройства дл  реализации способа

Устройство содержит источник 1 не- прерьшного монохроматического излучени  модул тор 2, объектив 3, полупрозрачную пластину А, диафрагму 5, установленную в фокальной плоскости объектива 6, границу 7 раздела зоз- дух - среда, исследуемую среду 8, объектив 9, приемник 10 излучени , устройство И измерени  разности фаз, вычислительное устройство 12.

. При исследовании среды в оптическом тракте достигаетс  ослабление по мощности принимаемого потока излучени  по закону

- Sn

wTnL -I- Z) где Z - координата по оси Z (ось Z направлена перпендикул рно границе раздела сред);

L - рассто ние, проходимое излу- чением в воздухе|

п - показатель преломлени  среды|

S - площадь входного зрачка приемопередающей системы (объектива 6)j

СО - телесньй угол пол  приемопередающей системы;

Sn /O M, - масштабный коэффициент при условии, что глубина сло  эффективного проникновени  зондирующего излучени  такова, что входной зрачок приемной системы виден с максимальной глубины этого сло  под телесным углом не меньше Q/n о Выполнение последнего достигаетс  соответствующим выбором световых диаметров полевой диафрагмы 5 и объектива б с учетом ориентировочного ослаблени  излучени  в среде, чтобы поток излучени , приход щий с глубин, больших указанной , был пренебрежимо мал. При этом поток принимаемого однократно рассе нного излучени 

fCz)

равен

сха

vH...4 .НС)F (t) - ,3

U-2b-.,).

Fctjvi ,,

X e tit (

- . ,

430839

где

10

15

t «.

врем ;

с: - коэффициент пропускани  границы раздела среда - вoздyx

К{)--индикатриса рассе ни  зондирующего излучени  при /f ;

G - показатель рассе ни ; FP(t) - поток излучени , формируемый передающей системой;

t, - переменна  интегрировани ; - показатель ослаблени ; с - скорость света. Анализ показывает, что при гармонической амплитудной модул цииF(t) поток F (t) также гармонически измен етс  во времени, и разность фаз принимаемого и излучаемого пучков равна

20

(1)

5

0

5

0

5

0

5

где

значение показател  ослаблени 

Расчет величин Я (сигнал о которой передаетс  в модул тор 2) к производитс  в вычислительном устройстве 12в Если ориентировочное значение Е неизвестно, с целью максимального пpибл iжeни  к оптимальной круговой частоте Q. с/п возможна следующа  методика измерений с использованием плавной перестройки S7 . Первый отсчет производитс  при некоторой произвольной начальной частоте Q S,, при которой определ етс  соответствующий показатель ослаблени  EI, который , в свою очередь, используетс  дл  определени  частоты O--i Е с/п, на которую перестраиваетс  приемопередающа  система, и измер етс  Е и ТоДо (Q; ). При этом вычислительное устройство 12 и модул тор 2 должны быть соединены в замкнутую след Е ую систему, в которой вырабатываетс  управл югций сигнал, обуславливающий соответствующую подстройку частоты Г2. , Каждое последующее измерение более точно по сравнению с пре- дыдурдим. Критерием оптим.альности найденной таким образом величины Q;  вл етс  минимальный разброс измер емых величин б;.

Если неизвестно рассто ние L, то его можно измеритЬ Обычным локационным дальномером.

Зеркально отраженное границей раздела среда - воздух зондирующее излучение необходимо в процессе приема

подавл ть либо введением циркул рного пол ризатора в приемопередающую систему, либо небольшим наклоном системы по отношению к нормали поверхности раздела, при котором зеркально отраженное излучение не попадает в поле приема.

При измерени х по известному способу зондированием короткими импульсами амплитуда принимаемого сигнала зависит от р да параметров ( C ,x( iT) ,G ) , которые могут быть .неизвестны, либо известны, но с ограниченной степенью

димости в применении специальных мощных импульсных лазеров и высокоразрешающих высокоскоростных фоторегистраторов , что существенно упрощает аппаратурную реализацию способа

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ локационного измерени  показател  ослаблени  рассеивающих сред, заключающийс  в том, что излучают в направлении среды монохроматический световой поток, ослабл ют

   точности, а могут и случайным образ

   измен тьс  во времени. Это снижает точность измерений и помеХозащищенНОСТЬе

   При измерени х по пpeдлaгaeмo ry способу разность фаз tilp не зависит перечисленных параметров, что повышет помехозащищенность и точность измерений .

   Дл  вы влени  чувствительности мтода продифференцируем (1) по :

   i ((f),.Bi.

   de

   (ЕсГ + (пЛ)

   Это выражение максимально при Я,

   ЕС о

   -, что соответствует оптимальной

   чистоте модул ции, при которой отностельна  точность составл ет

   -g- .8(йч)),

   где дифференциалы заменены конечными

   следовательно, при J что вполне достижимо, точность измерени  показател  ослаблени  составл ет дес тые доли процента (относительна  погрещность).

   При локационных исследовани х природных- п 1,333 и о 0,28 частота амплитудной модул ции должна Составл ть 10 мГЦо

   Кроме того, в способе может быть использован сравнительно простой источник непрерывного излучени , например газовый лaзepj и нет необхоприращени ми ,

   СйЦ)) 0,1°

   закону

   М

   0

   5

   0

   5

   0

   45

   где М - масштабный козффгадаент;

   п - показатель пpeлo meни  среды;

   L - рассто ние, проходимое из- лз шнием в воздухе;

   Z - рассто ние, проходимое излучением в среде,

   регистрируют рассе нное средой излучение и измер ют его параметр, по которому рассчитьшают показатель ослаблени  среды, о тлич ающи й- с   тем, что, с целью упрощени  изме рений и повышени  помехозащищеннос- ТИ} используют непрерьшное излучение, гармонически промодулированное по интенсивности, причем круговую частоту амплитудной модул ции выбирают равной

   о -

   Q - . ,

   где д- ориентировочное заданное значение показател  ослаблени  среды}

   с - скорость света в воздухе, а в качестве параметра излучени  измер ют разность фаз регистрируемого И излучаемого потоков ЛЦ , при этом показатель ослаблени  среды Е рассчитывают по формуле

   п Q

   с tg(M.p +

   2Ln

   12