Способ определения интегрального показателя преломления воздуха

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАПЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА на дистанции, состоящий-в том, что разделяют световой пучок на опорньм и дистанционный, которые направляют в соответствующие каналы с отражателями , измеряют параметры пучков и метеопараметры на концах дистанции, по которым определяют интеграль(шй показатель преломления воздуха, отличающийся тем, что, с целью определения интегрального показателя преломлеш1я на длстанциях 100 - 5000 М, опорный и дистанционный пучки после отражения сводят вместе, и по полученной интерференционной картине измеряют разность группового и фазового оптических путей дистанционного и опорного пучков, а иском,й показатель преломления определяют по п / . . . jK - 15,02 uf: D -fc 10 гр,Ф -групповой или фазовьй где интегральный показаS тепь преломпения; /Р -соответствующргй показатель пpeлo шeF ия стандартного воздуха, CZ о о Й5 -разность группового и фазового оптических путей дистанционного и опоррого пучков; D т -длина дистан1Н1и; -средние значения влажел и температуры, изсо меренных на концах дистаНЩи .

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„» 09599

G 0 l N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” гР,Ф где или фазовый ный пок аз агруп ловок интеграль т ег ь пр ел соотBpTcT омл ения; гр,Ф и вующии пока

1 ело.1ления станзатель пр дарте1о 1

Йп разногть 1рупповога и

Фазового оптических пу— тей: исi iíûèî;..1ñ: о о I t.)p ного и y ÷ к 09 длина пистанции; ср ед ние з и аче ния влаж— ности и температуры, из— меренных на концах ди— с т а11:ц111, и T

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3540910/18-25 (22) 05. 1! .82 (46) 23.08,84. Бюп. Ф 31 (72) N.Т.Прилепин и А.С.Медовиков (7 l) Московский ордена Ленина институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 535.24(088.8) (56) 1. Кондрашков А. В. Интерферен— ция света и ее применение в геодезии.

М., Геодезиздат, 1956, с. 181 — 87.

2. Прилепин М.Т., Голубев A.H.

Инструмент апьные методы геодезической рефрактометрии. Геодезия и аэро— фотосъемка. Итоги науки и техники.

Т. 15, М., 1979 (прототип ). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА на дистанции, состоящий в том, что разделяют световой пучок на опорный и ди ст анцио нный, которые напр авля ют в соответствующие каналы с отражателями, измеряют параметры пучков и метеопараметры на концах дистанции, по которым определяют интегральный показатель преломпения воздуха, отличaюшийся тем,что, с целью определения интегрального показателя преломпения на дистан— циях !00 — 5000 м, опорный и дистанционный пучки после отражения сводят вместе, и по полученной интер-ференционной картине измеряют раз— ность группового и фазового оптических путей дистанционного и опор— ного пучков, а иском1й показатель преломпения определяют по фор ле

-гр,ф ис -I 35

В = 1+-- ----- --- — 5,02 1 ди 1

»Ф

) «) Г) > (1

Г)

) и:. -i ф 1З Г>Е)1>)Й (?.;()))П()!»> .; П )ОН )»г

> МЕ ) Р 5((гс>!С г.... с?) — (: "КИ . " . 2

? — ?

), — .-,т- 5 Н

/ ()" ) (15) H

)- .зобретени» 0»l и;.!cHтcB к > птиче(кОЙ и нт ер фер ОMP TpHI! и I«io>;: е" бы J J. !) пол).3022E(0 Б геоце=HH i!pi )) н-.)Й.:.»

И 3 МЕРЕ )3И)Я Х Н Е 00)5?? ЗИ)СЕ ill) i )(3 у ».Е

ЦИИ;(НИЖЕ?)ий 3 Е(-. .-30:! К»Pl>l )> ;;"-1: О)) ГИН И Т,jl,. ((звестPH способ о!грец(л .н))Я - f! i ) —

pал HoI 0;1оказаГB :> Б(. ЗЦ" ХЛ.- <)С!<О))- ный н л из и ср е нии и(> т ел г) л-. л (с т 1:;) i: нескольких точках t!2 .. рлсс=-.

Педостатком такого спс:-собл 5(!3))5! ет я ci? ожн(сть дистлнци(>нно(з по>!уЧЕНИЯ Иl(ф»РМ)ЯЦИИ .

H 2H 6 051 2 2 6>1H 2 IC H (»l IC 1! р 2Д.г1;-. C-.,- e:.J< :.I) !!о 1 ехничс ской сущ)3ост - 5!(с?(-Гетс! способ определения HEITе гр л)1Ь-(ог» Гп: клзлтеля прелом5:е-:HB Б»зцуха пл

»ЕН ГЛ)1 (H=), (OC. <)BI! Ii 3 )3 "»?(, ГГС

;) 21 B «)T D()T 0 30H JlРЫЕ НаПР; —. 20(Я?11

С:О ЗТ 1) ЕТ CТ 1>У)01)(ие «(!11! св (Ы (ОТP .-В)(2

)и 1(3 м(ря )ЛТ 51 «(р «1 (е РЫ 1)y)l)CC;1 И

1 еоп;)р амеl Оы .-Iа конl;,лх . 10 к,."ГО:ь ) C) 5) - «>)) Е iB!OT HH <,) а t I>f!t !!i ; !() iC 3 21 -(> (>

I)P PI 0)L.. е 1(1(Я )3 03 Дух 3 „и i!«3РЯ к)т (3 а. ности Гpyll((of)h Оп ГHчс !:Iсих у (!»

ДЛЯ HPCICCL! E )З(Х Г т)1)п 1303 11, IIC (О .:.!>! .

ОП.)».) ДЕЛЯ)01 IIO) Ji 3:ГГ<Ь): Ь i(!):Лс:: Г -: IГ ;)

БОЗДУХ; . 1). ! (ДО Т:> i Кi)f . H3L!<" С! П<) (? Сi.:)().:..

Я Г»Г(Я РТ C B Ма 1;IЯ )3 ".II! с

НИ ЧИ Б аС Т г Г<) )И С!1«)51;>(3 i . 13 « :: 1)! . Л,,. О ких т ) лес (х 1, е, )) ()и Jt(>)

)000 м, l «P:(Ь!О ?):3 0 i: I) 2". с.? 1 (. ) Я и )3 I I <. : де.)е!)ие ".--i егрлл.;:(>1 1»)!(((в, т-.)15-:

IlPP)10МП(» JiH B . 0", !». "(1 1! Л )!) < «: ДИВ

100 — 500(.; м .

ПО Г Г BB : е нна?(Ll .)! ь 5(» i 1 i i .СТ х

ТЕ М,. Ч 1 . ««>«С:30 Cil<0 C()0 . <), .! P?1 !

HH>i );Н ГP i»; аПЬН()? О .iOÊ «l 3 ЛT(JË !IL ..

ЛС))ПЕНИЯ )303ДЪ ХЛ !!Л г 1)С г:. 1!l)! Ð, С1 ОЯ(((»?9? и 1 СМ I 0 Р Л >5(С>г>3,П : 0 (30 .) Ejy<2!1К ". «. О."1).);)i(LI!" и ."I- " Л. 1 - <

)!Ь()3 > >CO) Г> )(IЕ и -3 0) 1!3Ã 53!3 f -> С 1, Г "с

Т Бу )0(!(Jf - К ЛН «С. 1:>I i (.) Г с) сlж с .. . . «. T.: измен>3 к)т ".лр амс>т))) I:пучкс )3 е i (2" = )

Г! «)Р сl))2ТРЫ H 2 KO! I: PX ?-И С" аНЕ(-IЕ

ПО К О ) ОрЫ Оj!,) е„ \P!!511<>1 I ):T(3 Г;,) ПЛ,—.

fIJ>1Й ПО К с33 2Т Е 1 E> ll 1 СЛО М 1 2 В 1(>3 !):) 3i() " . о пор ныЙ H IIH cT (н) (3 он! >Ii?1! ?1, -":и

01 p l (pHHН ГHОдя 1 2 Iс cте " .с "е,)() ной ин-. с-.) ьеренц,)0;;НОЙ карти: — (е ют рлз):.02! ь гj)yIIET: Бог<. --. ф ç. OБ

0 П Т И Ч Е . К j) Х I . «Т» I 1 ., И (1 Г сL: Ц 1 0 Н .. (. 1 (ОПОРНОГО 11 ? Чг(013, .) ? К.)?" 3>!Й . с;)( :.. I: !I;:Я;i,»!:;;!»)1 П(-, фО.)—

1 ) .. Л..!. I li!! I . !., ) . « " 3.1). с;» : Ь, "С) !3?I)(!;I! : !r)»:)332TЕ.(с?

Г («.1 -!". ).?.>: ? ",.:.!,I)(P .:.<>I O

"""". - -: -" C-, С

I РУ ) - (: - "- !.! Фл. I i> <1!! I и с. "-..-!-- Il » " ft >, I )i .:Л H ". 21:i,)И>), ;", 1> Г. 10 ) с> .3 i!,. Ч - !!И Я БЛ 3)f(lIOC! TИ

:)2 ..(>Нц;в лис- а!3:(ии, I )c;(, 1 .: ."-3."!»Il-: .".:Ос»б - .к.()счл»..тся в )!3 (,Ц . НИ)) () !Е>Р> Л) <П И 3H(3>P (Hl. Я )3 ЛЗ НОСТИ ! э и(г! е )(! < (.(»»!(1?-»)«)()) Кар-и )2 ОбраBc —

? л;- 1(:)Й:)I ОРIIb.м i: Цис ГELJ))(I30!(I(LIIM lучка—. )H C!)OT, ТО Г(ОЗВО (Я(:T )1?Р(3БСЦНТЬ ,11(! 3i:I)i" <;П 1?iс !3;(ЕР H;iЯ И г)! СEPаЛ ЬНО

0 К с(" -<Т « .! Я ГП) ".)10?! PHl B О ЗД?-? Ха и 2

ПРеД. )ж: iifаi!I cT1()00(. . Осу!I:ес — з)iBет—

;я с))едунг;(м ) разо»(.

СВЕТО-.О:", И)г?30« i(HÐÅCTО2ИВ;;Е! ОГO

2 СР 2, >3 С;)1)2 1 L JЯ Е I <. )3 j!,? ДВ2 i.!y=: К « .

»)! i! )(> J?!>!H . , -" т 2.". Ци 013 ! Г >З ", -) (-. Х О, И Е ) C I.! C.C;! C -y(>

:;)г) --р:::) „ i;.;О,Н3 Ги»- )1(>! 0 с 1 р аж2—

) > - Рп !-У " ; ОГ>1> -У>- -"(-: с(>ф Ре- - 1! ПУ I») ". 10 Г» Н, )1 ; IBPH2 1!È СГ" 5()ИНЫ

О! <) )> H! .Г ) .1У Ч Л ПО П 3В 1--IP IlHI)) Мак—

И 5»? ) ;«> . )" ? -.) 2)C Л И 13 Г p ) B:pp p.. 53 0»? E)0)3 к.(>тн;:з>(. 11»>! 135(-1!ÎB ейся пг>и Р а 3Hc1c—

)«О;i с К.; 2; „..);.:, -((;»)53НС)?-:..-)-И:-ЗЕ Р2; .; *.;.:т(1(.::) -"><«Р )3 О,>» (е-?5>5 гс)ъ"? (-05-)ОЙ

:)и »lе; ° .-Й )1) „ ь "-0 r!»oã>м)г)1-..

,():*с ) Е НЛ (1Р

>»! — ) с> -t.-)«)?> -IO -()) г) >) L)» (1 )?;>T Oi) ?

""I! 2 . PH((Ы

»! З )с-," Е, Б. <) ipC)6г(!:)Х, (ОЛ (-. П >р Я Г?«О Г3

) 109599 ют такие целые значения чисел ))., 1 чтобы измеренные и вычисленные дробные доли Е; совпадали. Определяют разность группового и фазового оптических путей по формуле 5

p5= ЭБ СЛ„)-!)., A,}=NIL-М,—, С гр

Измеряют значения температуры и влажности на концах трассы и на- !0 ходят их средние значения т и Р

Искомый групповой и фазовый интегральный показатели преломления определяют по формул ам и =I+- -- — — — 15,02. 10 — "; (2)

-гр и — аБ g е 15

D„p Т ф и — I лБ

Ф и =1+-+-- --- — 5,02 . I Π— (3)

0 "Р где )«гр и «р — групповой и фазовьп 20

О о показ атели преломления стандартного воздуха;

Dn — их разность; — приближенное значение 2 измеряемого расстоя— ния .

На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предллглемяй способ.

Устройство работает следующим образом.

Излучение перестраиваемого лазера расщепляется зеркалом 2 на двл пучка. Один из них проходит до отражателя 3 в прямом направлении и обратно и попадает через линзу 4 на фотоприемник 5, сигнал с выхода которого попадает на измеритель 6 амплитуды на частоте колебаний генератора 7. Второй пучок света идет до отражателя 8, установленного на пьезокерамике 9 с подключенными к ней генератором 7 переменных ВЧ колебаний и генератором IO постоянного смещения. Затем возвращается обратно и попадает н i фе Го!1) ««е .!!ii:. г, 3, пс пучки света интерферируют. Отражатель 8 способен перемещаться по ходу пучков света ва и кину резонатора лазера I, а положение отражателя фиксируют по щкапе 1.

Для нахождения и нт егр лл ьного пока з ателя прело иле.п:я воздуха сначала включают лаз, I на длине волны

Л, и перемещают отI«.ажлтель 8 до по-явления максимума контраста интер— ференционной картины, который периодически появляется при групповой разности хода, кратной двойной длине резонатора лазера ) . Берут от— счет а .—.о щк:.: 11 Затем перестраивают «-«а - г ) нл,вуги е длины ьол. и и изь еряют дробные доли порядков интерференции модуляционным методом при помощи измерителя амплитуды б, генератора 7 ВЧ колебаний и генераторл 10 постоянного смещения. Эти опе— рации позволяют определить разность группового и фазового оптических путей, по величине которой с учетом температуры и влажности на концах тр ассы р ас считывают инте гр лльный показатель преломления воздуха, Точность определения интегрального показателя с/()S) преломления определяется точностью из,epe— ния разности группового и фазового оптических путей, например при точности o (лБ) = О, 3 мкм для

D = 1 км; «I =0,5 мкм; Р =)O мм. рт. ст.; Т =300 К, точность определе-ния « равна 10, «что соот— ветствует интерференцио:.«л ым методам измерения.

Технические преиму ше ст в а предл агаемого способл в сравнении с извест-ным заключаются B воз можности дистанционного опр еде« ения пок аз ателя преломления и увеличения произво" дительности -.рi«дл. ос". aвител! ., олубев

Техред Ж-, Кас". e:чеви (орректор А. 3имокцс. в

Редактор 1. I pBTHnnÎ

1:аддис н;е

Филиал П1П "Патент"., ужгаоод,, уп, проект ал,й

Заказ бО ) 9! 27 Ти р;-.;ж I". 2 !

ВНИИА Государственно: о ко. штата СССР по делам изобрете-v-й и открь;тий

1 I 30 35, Москва, Ж вЂ” 35 Рауиская нао., д,