SU1430926A1 - Неконтактный способ определени показател ослаблени воды - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метеорологии и позвол ет повысить точность определени  показател  ослаблени . Излучают в воду световой поток, про- модулированный по амплитуде одновременно на двух частотах. В процессе приема рассе нного водой излучени  оно ослабл етс  по определенной функции , что исключает вли ние изменени  рассто ни  между приемопередающей системой.и уровнем вод в направлении, зондировани  при изменении рельефа взволнованной поверхности. Приведено .соотношение дл  определени  показател  ослаблени  вод. 1 ил.

Description

00

о со to

О)

11430926

Изобретение относитс  к технике метеорологического приборостроени  и может бить использовано дл  дистанционного измерени  показател  ослаблени  воды.

Цель изобретени  - повьшение точности определени  показател  ослаблени  воды.

плоскости объектива, прин того с малых paccfo ний, превышают размеры полевой диафрагмы и излучение проходит на приемник 7 только частично. При излучение, прошедшее объектив, полностью попадает на приемник . Прин тое излучение преобразуетс  в электрический сигнал, из ко

На чертеже приведена схема устрой- ю торого с помощью электронного блока

ства, реализующего способ.

Устройство содержит лазер 1, модул тор 2, объектив 3, полевую диафрагму 4, конденсор 5, светофильтр 6, приемник 7 излучени , электронный блок 8 и блок 9 отображени  информации .

Способ реализуетс  следующим образом .

С помощью лазера 1 излучают в воду световой поток, промодулирован- ный модул тором 2 на двух разных частотах to, и со . Обратно рассе нное водой излучение принимаетс  приемной системой, состо щей из объектива 3, полевой диафрагмы 4, конденсора 5, светофильтра 6 и приемника 7. излучени . В процессе приема мощность расг се нного, водой излучени  ослабл етс  по функции

f(z) a/(nz + z)2

заданный масштабный множитель; показатель преломлени  воды;

рассто ние, проходимое излучением в воздухе; рассто ние, проходимое излучением в воде.

Это обеспечиваетс  малой расходимостью лазерного излучени  и полевой диафрагмой 4 радиусом

где а п г Z -

г

rnf Cs sl x i

- фокусное рассто ние объектива;

- площадь сечени  лазерного пучка лучей на рассто нии

макс

максимальное рассто ние z; площадь входного зрачка объектива.

При параметрах приемопередающей системы, удовлетвор ющих уравнению (1), размеры пол  излучени  фокальной

о выдел ют две компоненты с частотами СО, и (0 , измер ют их амплитуды и определ ют отношение амплитуд А(сС,) и ACcOji), зависимое от показател  ослаблени . Полученный результат отображаетс  в блоке 9 отображени  информации.

Мощность излучени  F, попадающего на фотоприемник оптикозлектронного приемного устройства, может быть определена из соотношени :

F ,

(2)

20 30

35

40

45

25 где L и  ркость излучени  природных вод;

коэффициент пропускани  атмосферы и приемной оптической системы;

передний апертурный угол приемной системы. С учетом оптических характеристик природных вод, характеристик лазерного излучени  и геометрии зондировани  соотношение (2) можно преобразовать к виду

F(t)c cp,| F.(t-t )|-- - ;- |;,(3)

где F(t) - мощность излучени , обратно рассе нного водой; врем  излучени ; скорость света в воде,

коэффициент подоби ; показатель рассе ни 

воды.;

мощность лазерного излуt - с К G

Fo(t)

чени ; - - показатель ослаблени 

воды;

Z - рассто ние между приемопередающей системой и уровнем природных вод в направлении зонди- . ровани  (2z Z). При изменении рельефа взволнованной водной поверхности в процессе измеренин измен етс  значение z , что приводит к изменению F(t). Дл  исключени  вли ни  изменени  рассто ни  мощность излучени , принимаемого приемной оптической системой в процессе приема ослабл етс  по функции

f(z) a/Xnz + z)2.

В этом случае мощность излучени  на выходе приемной оптической системы

00F Ч

F(t) c if F(t-t )e dt , (4)

где if

Если модул ци  светового потока, излучаемого лазером, описываетс  соотношением

Fo(t)

F sin (cat + tfо )

где СО 21Г/Сл ;

-и - период модул ции; - фаза,

то

F(t) А sin (Qt +tf ),

А - C F

где А (ЁёГуГ -гз-Тг-

Последнее выражение зависит как от показател  ослаблени , так и от показател  рассе ни  воды.

При излучении светового потока, модулированного по амплитуде одновременно на двух частотах СО, и

F(t)A,sin(co, t +q, )( ср. ) , ,

F-P I

где A,

I 112

VF2

2

-

111

Определ   отношение амплитуд осцилл ции мощности компонент прин того излучени  m А(63, )/А(Сй,р , получают следующее выражение:

(e.) ;ЕГ-Г: ТуТ iTio F./ff Выполнив преобразовани ,

i(H.). ,, с / сmсN

1 - (-)2

m

Полученное выражение позвол ет определить показатель ослаблени  природных вод по отношению к измеренным амплитудам осцилл ции мощности компонент прин того излучени  с частотами СО, и сО .

Claims (1)

1.(« Л)2 -L с V c

г -tin

1.(ШД)2

ш

где т, и m

с отношени  амплитуд излученного и прин того сигналов на частотах СО, и cOj ; скорость света в воде.