Способ определения внутреннего масштаба турбулентности в атмосфере

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯВНУТРЕННЕГО МАСШТАБА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ATМОСФЕРЕ путем посьтки в исследуемую область двух пучков оптического излучения по трассам одинаковой длины, приема излучения, прошедшего через точечные диафрагмы, и определения дисперсии флуктуации интенсивности в каждом пучке, отличающийс я тем, что,с целью повьшения точности и чувствительности измерений, а также возможности измерений в замутненной атмосфере, посылают пучки одинаковой геометрии, но с различными длинами волн, определяют дополнительно взаимную корреляцию флуктуации интенсивности и по отношению взаимной корреляции к разности дисперсий флуктуации в пучках судят об искомом параметре. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИН (19) (И) (51)4 G 01 N 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ различной длины,что приводит к снижению точности за счет неоднородности . турбулентности вдоль трасс распространения, При этом необходимость измерения очень малого уровня дисперсии флуктуаций интенсивности на более короткой трассе накладывает существенное ограничение на чувствительность способа, Кроме того, использование двух трасс требует оборудования твех аппаратурных пунктов.

Наиболее близким к описываемому способу по существу решения технической задачи является способ определе1 ния внутреннего масштаба турбулент- ности, по которому посыпают в исследуемую область по трассам одинаковой длины два пучка оптического излучения.с различной геометрией, принимают прошедшее излучение через точечГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2930968/24-25 (22) 26.05.80 (46) 07.08.89. Бюл. В 29 (71) Институт оцтики атмосферы

СО АН СССР (72) И.П.Лукин (53) 551.508.9 (088.8) (56) P.M.Livingston. Proposed МеФЬой

of Inner Яса11. Measuremeht in a

ТигЪи1епС Atmosphere. "АррЦей Opties I2, У 3, р. 684-687, 1972.

Авторское свидетельство СССР и 711837, кл. G 01 N 21/47, 1979. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛКНИЯ ВНУТРЕН-

НЕГО МАСШТАБА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В АТ-

МОСФЕРЕ путем посылки в исследуемую

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использованО для дистанционного определения внутреннего масштаба турбулентности. как.

6 в чистой, так и в замутненной атмосфере (во время выпадания дождя или мороси, в облаке, в тумане и т.rri).

Известен способ определения внутреннего масштаба турбулентности в атмосфере, по которому излучение от двух точечных источников посылают в атмосферу, принимают их излучение после прохождения трасс различной длины через точечные диафрагмы, измеряют дисперсию интенсивности в каждом из пучков излучения и определяют отношение этих дисперсий, по которым судят об искомом параметре

Недостатком способа является необходимость использования двух трасс

2 область двух пучков оптического излучения по трассам одинаковой длины, приема излучения, прошедшего через точечные диафрагмы, и определения дисперсии флуктуаций интенсивности в каждом пучке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью повьппения точности и чувствительности измерений, а также возможности измерений в замутненной атмосфере, посылают пучки одинаковой геометрии, но с различными длинами волн, определяют дополнительно взаимную корреляцию флуктуаций интенсивности и по отношению взаимной корреляции к разности дисперсий флуктуаций в пучках судят об искомом параметре.

1141851 ные диафрагмы, измеряют дисперсии флуктуаций интенсивности в каждом пучке и по отношению этих дисперсий судят об искомом параметре, Однако этот способ обладает следующими недостатками.

Использование пучков оптического излучения различной геометрии ведет к погрешности измерений. Так, во флуктуации интенсивности широкого коллимированного пучка оптического излучения дают основной вклад неоднородности, расположенные у передатчика, в то время как во флуктуации интенсивности расходящегося пучка оптического излучения основной вклад дают неоднородности в центральной части трассы и, следовательно, неоднородность характеристик атмосферной 20 турбулентности в пространстве может привести к ошибкам измерений.

Небольшая протяженность измерительной трассы приводит к малым значениям дисперсии флуктуаций интенсив-.25 ности в расходящемся пучке излучения, что снижает чувствительность способа.

Способ не может использоваться в замутненной атмосфере . 30

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности, а также возможность измерений в замутненной атмосфере.

Это достигается тем, что в способе определения внутреннего масштаба турбулентности в атмосфере путем посылки в исследуемую область двух пучков оптического излучения по трас сам одинаковой длины, приема прошед- 40

mего излучения через точечные диафрагмы и определения дисперсии флуктуаций интенсивности в каждом пучке, посылают пучки одинаковой геометрии, но с различными длинами волн, 45 определяют дополнительно взаимную корреляцию флуктуаций интенсивности и по отношению взаимной корреляции к разности дисперсий флуктуаций в пучках судят об искомом параметре.

На фиг.1 изображена схема реализации данного способа; на фиг. 2—

4 графики зависимости внутреннего масштаба турбулентности (1,) от (J ) отношения взаимной корреляции к разности дисперсии флуктуации интенсивности в обоих пучках.

Способ реализуется следующим образом.

Два одинаковых пучка оптического излучения — от лазера 1 с длиной волны Л и от лазера 2 с длиной волны 4 " направляют по измерительной трассе 3 и принимают фотоприемниками 4 и 5, установленными за точечными диафрагмами 6 и 7 и интерференционными светофильтрами 8 и 9,настроенными на длину волны своего лазера каждый. Электрические сигналы с фотоприемников 4 и 5, пропорциональные флуктуациям интенсивности (или логарифму амплитуды) оптического излучения, принимают устройством 10, измеряющим дисперсию Д (Aq) и

Q (i} ) флуктуаций интенсивности (или логарифма амплитуды) в обоих пучках и их взаимную корреляцию ф (k„ Л ), Затем вычисляют отношение

p= Ф(А„ ))(is (М вЂ” O (11 )! .1 и по расчетной зависимости 1 от . (см, фиг.2) определяют параметр (внутренний масштаб турбулентности).

Описываемый способ позволяет повысить точность измерений, так как использование пучков одинаковой геометрии позволяет исключить влияние неоднородности турбулентности, возникающее при использовании пучков различной геометрии, Выбором протяженности трассы, на которую не накладываются жесткие or I раничения, как в прототипе, а также выбором геометрии пучков можно повысить чувствительность способа.

Использование пучков одинаковой геометрии позволяет устранить вклад аэрозоля при вычислении 3, а следовательно использовать способ в замутненной атмосфере.

1141851

01 (Puz2

Редактор Л.Письман

Корректор Э.Лончакова

Заказ 4915 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Состанитель

Техред M.Õoäàíè÷

П