Устройство для оптического зондирования атмосферы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения я ; двумя фотоприемниками, один из которых с углом поля зрения, охватьюающим .зондирующий пучок излучения, связан: с блоком разности непосредственно, а другой с углом поля зрения вне зоны действия зондирующего пучка - череЗ: усилитель, а также регистрирукшрЛ блок, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений , оно снабжено двумя поляризационными линейными анализаторами, согласованными в одной плоскости поляризации и установленными перед фотоприемниками с возможностью одновременного поворота относительно оптической оси источника излучения и фиксации плоскостей поляризации параллельно или перпендикулярно плос (Л кости поляризации этого источника. W 00 о 1 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ИВОВ

РЕСПУБЛИК аа а»

s(2) G О) N 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

НИЯ

H ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

OCV4APOTBEHHblA HOMNTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕтЕНИЙ И ОТКРЬПЖ (21) 3528864/24-25

;(22) 25.10.82 (46) 23,12;84, Бюл.11 47

- (72). Ю.С.Балин, Г.Н.Балденков и В.И.Козинцев

5 1 508 9 088.8

<53) 5 .. () б (56) 1,Авторское свидетельство СССР:

У 373602, кл.G 01 W 1/00,1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 918822, кл, С 01 Н 21/0.1,1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕС- .

КОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения и двумя фотоприемниками, один из которых с углом поля зрения, охватывающим зондирующий пучок излучения, связан; с блоком разности непосредственно, а другой с углом поля зрения вне зоны действия зондирующего пучка --через. усилитель, а также регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерений, оно снабжено двумя поляризационными линейными анализаторами, согласованными в одной плоскости поляризации и установленными перед фотоприемниками с возможностью одновременного поворота отнбсительно оптической оси источника излучения и фиксации плоскостей поляризации Я параллельно или перпендикулярно плоскости поляризации этого источника.

1 11307

Изобретение относится к технической физике, а именно фотометрии ат» мосферы, и может применяться для определения оптических параметров атмосферы, а также для контроля уровня аэроэольных загрязнений, рас познавания кристаллических и жидкоканальных облаков.

Известны оптические поляриэационные устройства, содержащие источник. 1О линейного поляризованного излучения, два фотоприемника с поляризационными анализаторами, из которых плоскость поляризации одного совпадает с плоскостью поляризации источника излучения, а другого ей ортогональна, при этом фотоприемники имеют углы поля зрения целиком охватывающие зондирующий пучок и через усилители подключены к блоку деления, сое-щ диняющему с блоком регистрации (1), Недостатком этих устройств является то, что они позволяют выделить только границы области многократного рассеяния в оптических средах, . 25 не определяя количественных характеристик помехи многократного. рассея-. ния в эхо-сигнале. Это связано с тем, что многократно рассеянное излучение сохраняет частично поляризацию носы" що лаемого излучения. При этом в каждом конкретном случае зондирования степень деполяризации многократного рас сеяния заранее неизвестна.

Наиболее близким к изобретению

35 по технической сущности является устройство для оптического зондирования атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения и двумя фотоприемни- 4О хами, один из которых с углом поля зрения, охватывающим зондирующий пучок излучения, связан с блоком разности чепосредственно, а другой — с углом .юля зрения вне поля действия зонди- 45 рующего пучка — через усилитель, а гакже регистрирующий блок.

В известном устройстве источник излучения посыпает импульс излучения в атмосферу, а обратно рассеянный сигнал поступает на первый фотоприемник с углом поля зрения целиком охватывающим зондирующий пучок. На второй фотоприемник поступает фоновый сигнал, включающий сигнал, обус« 55 ловленный многократным рассеянием вне границ зондирующего пучка. Далее сигнал поступает на усилитель и в блок с

79 2 разности. на другой вход которого подается. сигнал из рабочего канала первого фотоприемника. Разно гный сигнал затем поступает на дальнейшие блоки устройства, где обрабатывается и в регистрирующем блоке записывается информация об оптических параметрах атмосферы t23 .

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет отселектнровать полезный сигнал от помехи многократного рассеяния, что в свою очередь приводит к дополнигельным неконтролируемым ошибкам измерений. Это обусловлено тем, что в поперечном сечении пучка величина сигнала многократного рассеяния не распределена равномерно, а убывает примерно по экспоненциальному saкону.

Целью изобретения является повыше-. ние точности измерений путем уменьшения влияния вклада многократного рассеяния в суммарный сигнал.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для оптического зондирования атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с импульсныь: источником излучения и двумя фотоприемниками, один иэ которых с углом поля зрения, охватывающим зондирующий пучок излучения, связан с бло-ком разности непосредственно, а другой с углом поля зрения вне зоны действия зондирующего пучка — через усилитель, а также регистрирующий блок,. снабжено двумя поляризационными линейными анализаторами, согласованными в одной плоскости поляризации и установленными перед фотоприемниками с возможностью одновременного. поворота относительно оптической оси источника излучения и фиксации плоскостей поляризации параллельнс или перпендикулярно плоскости поляризации этого источника.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, импульсный источник 2 излучения, фотоприемники 3 и 4, поляризационные линейные анализаторы 5 и 6 призмы Глана, усилитель 7, блок 8 разности и регистрирующий блок 9. Блок 1 управления подключен к источнику 2 излучения и фотоприемникам 3 и 4.

3 11307

Фотоприемники 3 и 4 установлены таким образом, что угол поля зрения фотоприемника 4 целиком охватывает зондирующий световой пучок, а в угол пбля зрения фотоприемника 3 ,этот пучок не попадает.

Перед фотоприемниками 3 и 4 установлены поляризационные линейные анализаторы 5 и 6, согласованные в одной плоскости поляризации, которая или совпадает с плоскостью поляризации источника излучения или ей

У ортогональна.

Фотоприемник 3 через усилитель 7 соединен с блоком 8 разности, другой вход которого подключен к фотоприемнику 4. Выход блока разности подключен непосредственно к регистрирующему блоку 9, Устройство работает следующим образом.

В первоначальный момент времени поляриэационные линейные анализаторы 5 и 6 устанавливают таким образом, что их плоскости поляриэации ортогональны плоскости поляризации источника 2 излучения. Блок 1 управления одновременно запускает источник 2 излучения, который направляет импульс излуче-! ния в атмосферу, и фотоприемники.3 и 4, На фотоприемник. 4 поступает дено ляризованный компонент многократно рассеянного сигнала в зоне действия зондирующего пучка, который после . преобразования в фотоприемнике ввиде электрического сигнала направляется в блок 8 разности, На фото- приемник 3 поступает деполяризованный компонент многократного рассеянного сигнала вне поля действия зондирующего пучка, который после прохождения усилителя 7 компенсирует .в бдоке 8 разности аналогичную сос45 тавляющую в рабочем канале-фотоприемника 4.

Во второй момент времени поляризационные линейные анализаторы 5 и б устанавливают таким образом, чтб о их плоскости поляризации парал79 4 лельны плоскости поляризации источника 2 излучения, Блок 1 управления вновь одновременно запускает источник 2 излучения и фотоприемники 3 и 4.

На фотоприемник 4 поступает одно кратно рассеянный сигнал и та часть многократно рассеянного, которая сохраняет поляризацию источника излуче- ния, После преобразования в приемнике 4, электрический сигнал направляется в блок 8 разности.

На фотоприемиик 3 попадает только многократно рассеянное излучение, которое сохраняет поляризацию зондирующего пучка. После прохождения усилителя 7, коэффициент усиления которого подобран в предыдущем акте зондирования, сигнал с фотоприемника 3 компенсирует в блоке 8 разности вклад многократного рассеяния в рабочем канале-фотоприемнике .4.

Таким образом, на выходе блока 8 разности формируется полезный сигнал, который направляется в дальнейшем в регистрирующий блок 9, где может осуществляться его дальнейшая обработка с целью определения оптических параметров исследуемой среды.

Наличие в предлагаемом устройстве согласованных в одной плоскости поляризации поворотных поляризацион-, ных анализаторов позволяет отселектт ровать от помехи многократного рассеяния полезный сигнал однократного рассеяния, что повышает в дальнейшем точность обработки данных зондирова-. ния с целью получения информации об оптических параметрах среды, в част-. ности коэффициента рассеяния, При зондировании оптически плотных сред, эта информация необходи-! ма при измерении дальности ьидимости в аэропортах.

Так как коэффициент рассеяния пропорционален величине массовой концентрации, то таким образом ! можно оперативно контролировать сте. пень загрязненности окружающей среды, вызванную за счет аэрозольных частиц.

ЗНИИПИ Заказ 9б02/З,Г Тираж 822 Подщсное

Фиппал ППП "Йатеат",. г йитород,уп.Проектная, 4