SU386325A1 - Устройство для измерения структурной - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области атмооферной 01пти1ки и может быть использовано дл  ивмерени  ОПТИ1чеоких характеристик атмосферы .

Известные уст|ройства дл  измерени  стрУКтурной хараКтеристики показател  лреломлени  атмосферы, содержащие источйик -и приемник излучени , диафрагму, олтичеокую систему и блок регистрации оветавых HOTOIKOB, пропущенных через атмосферу, не оббопечН1в,ают возможности измерени  искомого параметра в услови х турбулентной оптически неоднородной атмосферы.

Дл  измерени  параметра ъ оптически .неоднородной атмосфере в предлагаемом устройстве диафрагма размещена в фокальной плоскости оптической системы на его главной оптической оси и выполнена в Виде щели, щирина которой в 2-3 раза меньще диаметра кружка Эйри оптической системы, а длина - по меньщей Meipe в 3 раза больще максимально возможного эффективного диаметра средней дифракционной картины IB фокальной плоскости оптической фокусирующей системы.

На фиг. .1 показано описываемое устройство в состо нии, позвол ющем проводить измерение средней освещенности в фокусе оптической фокусирующей системы; на фиг. 2 - то же, в состо нии, позвол ющем проводить измерение полного потока лазерного излучени .

Излучение от источника света, например газового лазера /, расшир етс  и коллимируетс  телескопической системой 2. После прохождени  турбулентной трассы длиной L, на которой измер етс  структурна  характеристика С„ воздуха, лазерное излучение попадает на приемную фокусирующую линзу 3, абберап,ии которой сведены до минимума и кружок рассе ни  близок к дифракционному. Лазерный пучок много щире диаметра Д приемной линзы.

8свою очередь диаметр линзы 5 выбираетс  из услови 

D KU

где Я - длина волны лазерного излучени . В силу нарушени  когерентности лазерного излучени  в услови х распространени  его в турбулентной атмосфере дифракционна  картина в фокальной плоскости линзы сильно

размываетс  по сравпенню с невозмущенной.

В фокальной плоскости линзы вертикально размещена щель 4. Ширина ее d менъще дифра1кционного размера невозмущенной турбулентностью картины, длина - намного больще

эффективной щирины размытой турбулентностью дифракционной картины..

При положении системы плоских зеркал 5-8 на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)

9попадает световой поток, пропущенный щелью 4. Сигнал ФЭУ осредн етс  с помощью

/ С-цсг1и 10, 11, посто нна  времетги кото.рой равна 20 сек, и регистрируетс  на ленте само .п-исца 12. По истечении одной минуты с начала регистрации светового потока через щель зеркала 5 и 5 перевод т, например, при помощи кулачкового механизма из положени , изображенного иа фит. 1, в положение, изображенное на фит. 2. Одновременно в / С-цепи 10, 11 iпepeключaeтc  электрическа  емкость 10 на меньшую, та-к что посто нна  времени / С-цепи в лоложепин п рибора, нзображепиол на фиг. 2, равна 3 сек. В этом положепии прибора поток лазерного излучени , про-пущслный линзой 3 и больше никакими элементами оптической схемы неднафрагмируемый, направл етс  системой зеркал 5-8 иа ФЭУ 9, сигнал которого пос-ле осреднени  также регистрируетс  на самописце 12.

При установке система юстируетс  таким образом, что оптическа  ось лазерного пучка, сформированного телескопичеокой системой 2, оптическа  oct) линзы 3 и середина щели 4 совпадают. Правильную установку щели контролируют микроамн рметром 13 по ма:ксимуMiy тока ФЭУ 9. Вертикальное расположение шели 4 иозвол ет работать независимо от изменений вертикальной рефлекции света при изменении стратификации воздуха.

ФЭУ 9 работает в линейной части светавой характеристики. Нейтральный светофильтр 14 ослабл ет полный поток дл  того, чтобы лолный лоток измер ть в том же режиме ФЭУ 9, что и поток через щель 4. Интерференционный светофильтр 15 и корпус 16 приемника защищают ФЭУ 9 от фоновой засветки. Самописец 12 включаетс  в режиме логарифмировани  1ВХОДЕОГО сигнала. Разность отсчетов на ленте самописца 12 при переключении прибора от полного потока к потоку через щель 4 пропорциональна логарифму отпошени  средних по времени значений освещенности в центре дифракционной картины п полного потока через линзу 5.

Использование измер емых потоков и заданный режим работы прибора позвол ют избавитьс  от вли ни  нестабильности излучени  .источника света и изменени  прозрачности атмосферы. Как показывает основанный

па теории распрострапени  света в турбулентной атмосфере расчет, отношение А среднего светового потока через щель к полному потоiKy через линзу, выраженное в децибеллах, равно

I

2Dd

201g(

exp -2,92С„ 5/3j

oJr

. 0

X arccos x xyl - x xdx,

jr 2л .-,

где К - , F

фокусное рассто ние линзы 3,

Т - прозрачность светофильтра М. 15 Интеграл, сто щий в нра1вой части, вычисл етс  па электронной вычислительной машипе , как функци  аргумента CnL при фиксированных дл  установки параметрах К и Д. По результатам расчета стро т номограмму дл 

определени  значени  Од , на которой по (

ной оси отложено значение

.РТ/, aino другой C,ji. Номограмма таким образом

2

универсальна дл  расчета С л дл  любы-х длин трасс при фиксированных дл  прибора параметрах D, d, К, F, Т.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  структурной характеристики показател  преломлени  атмосферы , содержащее источник и приемник излучени , размещенные на концах измерительной

базы, диафрагму, оптическую фокусирующую систему и блок регистрации среднего по времени светового потока, отличающеес  тем, что, с целью измерени  искомого параметра в оптически неоднородной атмосфере, диафрагма

размещена в фокальной плоскости оптической системы иа его главной оптической оси и вы.полиена в виде щели, ширина которой в 2-3 раза меньше диаметра кружка Эйри оптической системы, а длина - по меньшей мере в

3 раза больше максимально воз.можного эффективного диаметра средней дифракционной картины в фокальной плоскости оптической фокусирующей системы.

s

.

/2

/$ ff /J

ш

fB

//

. f

//г. 2