SU702839A1

SU702839A1 - Способ определени структурной характеристикипОКАзАТЕл пРЕлОМлЕНи

Info

Publication number: SU702839A1
Application number: SU772529046A
Authority: SU
Inventors: М.С. Беленький; А.А. Макаров; В.Л. Миронов; В.В. Покасов
Original assignee: Институт Оптики Атмосферы Сибирского Отделения Ан Ссср
Priority date: 1977-10-04
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1981-04-23

Description

L ME A JI

О П ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

С оциа диетических

Республик

(72) Авторы изобретения (71) Заявитель <11)702839 (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22) Заявлено 0410.77 (21) 2529046/18-25 с присоединением заявки № — (23) Приоритет —

Опубликовано 23,04.81.Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23.04.81 (51)М. Кл ³

G 01 N 21/41 (53) УДК 535.322.

.4(088.8)

М. С. Беленький, А. А. Макаров, В. Л. Миронов и В. В. Покасов

Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Изобретение относился к области атмосферной оптики и может быть исп^льзовано для определения оптических и метеорологических параметров аТМО- сферы. ⁵

Известен способ измерения структурной характеристики показателя преломления , по которому лазерное налучение посылается в турбулентную атмосферу и принимается на другом конце ¹⁰трассы приемной системой на главной оптической оси передатчика' flj .

Недостатком способа является необходимость точной установки диафрагмы приемной системы по центрудифрак- 15 ционной картины во время измерений, что невозможно выполнить из-за медлф1ных флуктуаций углов прихода лазерного пучка на реальных трассах распространения, а также применение 20 разнесенных по концам трассы неподвижных передатчика и приемника излучения .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению Являет- 25 ся способ определения структурной характеристики показателя преломления, заключающийся в посылке лазерного излучения через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошед- 30 шего излучения и определении турбулентного уширения изображения передатчика в фокальной плоскости приемника¹ [2J .

Недостатком способа является низкая точность определения структурной характеристики показателя преломления , поскол1>ку'ТОчйбе5'ь измере- ния величины определяется степенью относительной неподвижности передатчика и приемника излучения, что достигается их установкой на неподвижных массивных основаниях.

Цель изобретения - повышение точ^: ности измеряемого параметра.

Цель достигается тем, что посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определяют турбулентное уширение изображения рассеивающего аэрозольного объема вблизи фокуса передающей системы лазерного передатчика. ·

На чертеже изобижено устройство, реализующее способ и позволяющее производить измерение структурной характеристики показателя преломления по распределению средней освещенности в фокусе приемной оптической системы, формирующей изображение рассеивающего объема. .

'S.

Устройство содержит лазерный передатчик 1, фокусирующую оптическую систему 2, приемную фокусирующую систему 3, щелевую диафрагму 4, диссектор 5, блок 6’обработки, включающий цифроаналоговый преобразователь ЦАП, двоичный последовательный счетчик СТ-2-2 и внешний задающий генератор Г. Устройство работает следующим образом. ‘ ‘ '

................Излучение от лазерного передатчика 1 фокусируется передающей оптической системой 2 на расстоянии L. После прохождения турбулентной трассы длиной L, на которой измеряется структурная характеристика С„, раслазерное излучение

..........попадает на приемную фокусирующую .....оптическую систему 3, исправленную ' на аберрации, с входной апертурой D и фокусным расстоянием F, при этом D» -ГГг’· ^в фокальной плоскости сист.е’ мы. помещена щель 4, ширина которой ......меньше невозмущенного дифракционного изображения рассеивающего объема, а длина много больше эффективного размытого турбулентностью; изображения.

На развертывающую систему фотоприем' ника диссектора 5, входной апертурой 'которого является щель 4·, поступает ~~~......развертывающее' напряжение от цифроаналогового преобразователя с двоичЙбаи^ОСЛёДОйательным счетчиком, при““’“^Йй'а'Ж(йМ''йМпулъса· внешнего задающего генератора. Меняя частоту генератора, (Дегко варьировать время усреднения в широких пределах. Применение элект’’ ровного развертывающего устройства . позволяет избавиться от помех вибраций , Определяющих нижнюю границу, измеряемой величины,'и получить постоянные скорости развертки, повысить надежность системы. Сигнал с. выхода диссектора осредняется RC-цёпЬю с постоянной Ъ = 5-10 с и регистриру.ется самописцем.

Способ наиболее эффективен при измерении высотных зависимостей структурной характеристики показателя преломления Ср(h) (для определения степени неоднородности интенсивности турбулентности на трассах распространения оптического излучения)л Для этого требуется простым изменением фокусировки передающей оптической системы 2 варьировать положение точки фокуса передатчика и соо,тветственно приёмную систему настраивать на рассеивающий объем вблизи этой точки. Способ может быть широко применен, поскольку передатчик и приемник могут располагаться под различными углами, обуславливая выбор трассы распространения большой чувствительностью'к изменениям C^(h). :

Системы, реализующие способ, отличаются надежностью, помехоустойчивостью ή простотой эксплуатации, объясняемой почти сферической диаграммой направленности рассеянного аэрозолем излучения, что исключает кропотливую настройку передатчика и приемника излучения, компенсирует влияние рефракции,

Claims

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЧ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Устройство, содержит лазер,ный передатчик 1, фокусируюатую (Ьптическую ёистему 2 Г приемную фойусируйщую сис тему 3, щелевую диафрагму 4, диссектор 5, блок 6обработки, включающий цифtoaнaлc гoвый преобразователь ЦАП, двоичный последовательный счетчик СТ-2-2 и внешний задающий генератор Устройство работает следующим образом. ,...., Изйучёнйе от лазерного передатчика 1 $окусй1руетс передающей оптичес кой системой 2 на рассто нии L. Пос ле прохождени турбулентной трассы длиной L, на которой измер етс с р турн& характеристика Ср, рас -- cefTiliee :аэрозЬЛем лазерное излучение -Шпадает на приемную фокусирующую оптическую систему 3, исправленную на аберрации, с входной апертурой D и фокусным рассто нием F, при этом D F, В фокальной плоскости сист.е /мы: помещена щель 4, ширина которой меньше невозмущенного дифракционного изображени рассеивающего объёмау а длина много больше эффективного разм того Турбулентностью; изображени . На развертывающую систему фотоприем , ника диссектора 5, входной апертурой R-оГорогр вл етс щель 4-, поступает --развертывающее напр жение от цифроаналогового преобразовател с двоич йШ пЬследОвательным счетчиком, при 1ГШаЩйН- йМпульсй- внешнего задающего генератора. частоту генератора lericbварьйрйвйтб врем усрёНйёнй « широких пределах. Применение элект ронного развертывающего устройства позвол ет избавитьс от помех вибра цйй, ййредёлшощих нижнюю границу, изм р емой вёЛичинй,и получить посто н ныёскбрЬстй развертки, повысить йадежность системы. Сигнал с. выхода диссектора осредн етс КС-цёпЁю с посто нной Ь 5-10 с и регистрируГётс самописцем. Как показывает основанный на теории распространени света в турбулентной атмосфере расчет, радиус ,. когерентности, отраженной сбвокупнрстью независимых ра ссеивателёй когерентной волны дл сфокусированного пучка, определ етс лишь турбулентными услови ми по трассе распространени . Способ наиболее эффективен при измерении высотных зависимостей структурной характеристики показател преломлени Cp(h) (дл определени степени неоднородности интенсивности турбулентности на трассах распространени оптического излучени ). Дл этого требуетс простым изменением фокусировки передающей оптической системы 2 варьировать положение точки фокуса передатчика и соо,тветственно приёмную систему настраивать на рассеивающий объем вблизи этой точки. Способ может быть широко применен, поскольку передатчик и приемник могут располагатьс под различными углами, обуславлива выбор трассы распространени большой чувствительностьюк изменени м С; (h) . Системы, реализующие способ, от- личаютс Надежностью, помехоустойчивостьюи простотой эксплуатации, объ сн емой почти сферической диаграммой направленности рассе нного аэрозолем излучени , что исключает кропотлиВуй настройку передатчика и приемника излучени , компенсирует вли ние рефракции, . ; Формула изобретени Способ определени структурной характеристики показател преломлени , заключающийс в посылке лазерного излучени через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошедшего излучени и определении турбулентного уширени изображени передатчика в фокальной плоскости приемника , от л и чающийс тем, что, с целью повышени точности измер емого параметра, посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определ ют турбулентное уширение изображени рассёивайщего аэрозольного объема вблизи фокуса передающей системы лазерного передатчика . Источники информации, прин тые во внимание приэкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 386325, кл.а 01 N 21/46, 1973.
2.ВанщД. В. и др. Лидар дл исследовани атмосферы различными методами, Квантова электроника, 3, № 9, 1976, с.2009 (прототип).

И

/