Способ дистанционного измерения фокусного расстояния рефракционных каналов

 

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ РЕФРАКЦИОННЫХ КАНАЛОВ, заключающийся в посылке лазерного зондирующего в канал, приеме его и измерении среднего рефракционного смещения энергетического центра зондирующего пучка по которому судят о фокусном расстоянии, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения фокусного расстояния рефракционного канала, зондирующее излучение посылают в канал параллельно его оптической оси на удалении от неер о , равном 0,11 а ом /0 о а ом , а о фокусном расстоянии F рефракционного канала судят по формуле Fl chi(-)po. где аом - начальная ширина рефракционно } k« го канала; и-,цлина трассы зондирующего излучеСО ния; с R - среднее рефракционное смещение энергетического центра зондирующего пучка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<Й>=ch (— )р,, F фь (л

4 о

Π— Ъ

L (R>=t h (— )р,, F (21) 3672256/25 (22) 30.11.80 (46) 30.03.93. Бюл. N 12 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР . (72) M.Ñ. Беленький, И.П. Лукин и В.Л, Миронов (56) Каменоградский Н.Е. и др. Труды Института экспериментальной метеорологии, 1976, в. 13(58), с. 56-69.

Арманд С.А. и др. Изучение рефракционных свойств зоны просвечивания воднокапельного.аэрозоля посредством бокового просвечивания зондирующим лазерным пучком. Известия ВУЗов — Радиофизика, 1981, т. 24, N. 5, с. 556 — 564. (54)(57) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ РЕФРАКЦИОННЫХ КАНАЛОВ, заключающийся в посылке лазерного зондирующего излучения в канал, приеме его и измерении среднего рефракционного смещения энергетическо-

Изобретение относится к области измерения параметров оптического излучения, в частности рефракционных каналов, и может быть использовано для дистанционного определения фокусного расстояния рефракционного канала, образованного в атмосфере при распространении через нее лазерного. излучения большой мощности.

Целью изобретения является увеличение точности измерения фокусного расстояния рефракционного канала, Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в посылке лазерного зондирующего излучения в канал, приеме его и измерении среднего рефракционного сме. Ы 1145760 А1 (5!)5 G 01 N 21/41, Н 01 $3/00 го центра зондирующего пучка по которому судят о фокусном расстоянии, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения точности измерения фокусного расстояния рефракционного канала, зондирующее излучение посылают в канал параллельно его оптической оси на удалении от нее р >, равном 0,11 а и р 0 «< а 0„, а о фокусном расстоянии F рефракционного канала судят по формуле где аом — начальная ширина рефракционного канала;

1 -длина трассы зондирующего излучения;

<Й> — среднее рефракционное смеще- С ние энергетического центра зондирующего пучка. щения энергетического центра зондирующего пучка, по которому судят о фокусном расстоянии, зондирующее излучение посылают в канал параллельно его оптической оси, на удалении от нее р0 равной

0 1а ом p о — < а, а о фокусном расстоянии F рефракционного канала судят по ôoðмуле где а0 — начальная ширина канала;

1 — длина трассы зондирующего излучения; } 145760

„i }

< R > = сп(-)р, L

-)

<К> — среднее реj раK»,,èo «нсе смещение знергети;еского центра э«/н«и«ру«ощего пучка

Измерял < Й: при I :". можно судить о фокусном расстоянии рефракцио«}ного канала. Посылка эондиру«ащего излучения внутри канала параллельно его оптической аси на удалении от нее на 0.1 ао«позволяет гюлностью избежат" искаж<.ний, вызванных аберрациями, в то время как. при р« = 0,1 х ха -.ðåäíåå ..рефракцианное отклонение

<Р> ста«оьится уже значительным и обеспе."ивает высоку»o Tî÷ }ость изменения фокусного расстоя««ия рефракционного канала.

На краю рефракционный канал обладает большими аберрациями, которые делают неопределе«}нь«м Г;снятие фокусного расстоя}«ия канал:-":, так как луч(и, имеющие разЛИЧ«НОЕ УДаЛЕНИЕ OT СГ«ГИЧЕ«СКОЙ ОСИ, фскуси«рую1 се в раэ««ыг: места, Искл }очением яг«/«яется лишь приосевая область рефракцианнсго канала (< 0,1 Bo«), где аберрациямil еще мсж но пренебречь. Аберрации максима/«ьно проявля}отся на краях рефракционного ка ала., поэтому известный способ, o:.HoâàHHûÉ на сквозном прас в», "!»«ля:- .!»}: О е ф Г} а ц и О н и О Гс канала, щ ет силь:-,-.;;- o,»i,p.=.оже«-: и < действи«а, Г«тлич«ие ров ал.-„-«: гс ««-.,;,;,;:.а-; оасгггсяния с ", . эмеренног .;, . »«»(", >Як Ги»««ч Го этим « oiooo}o÷ может

»,4 .",ООГ»е!- l«е соя ня«тся «ßt Tc»,(oм, «}.-..д «-, »«.е « .- «».»;е«;» пт «g:т»-»ч«»}»»}»а 1 от :., }-о;.}««его ОГ»!! ичэсксй оси 2 риф "»ак}INoHIIG го канала 3 на расстояние 0 р, посылается в канал параллельно ега Оптической оси и после прохождения расстояния L в рефракцисн-ion;анале 3 Г}опадает,а э:;ран 4 с измер:;T«=.«}ьной шкалой,,".ветовое пятно на экране 4 фотографируется кинокамс-.рой 5. по псложениго пятна ««а экране of1 p80eilÿ}ÎT Bе личину среднего рефракционного смещения энергетического центра зондирующего пучка, а по нему — фокусное расстоя Гиiе рефракцианнсго канала, В качесгве источника 1 может быть использован F e-éå лазер Г}Г-38, В качестве конкретных примеров реализации способа можно рассмотреть три случал: 1) р о = 0 2) р о =- 0.1 а о«, 3) р о — а о«

В том случае, когда зондиру сщее излучение распространяется па Оси рефракцисннсГО канала, среднее значение рефракционнсго смещения энергетического центра зондирующего пучка равно нулю {< R>=-0),i, следовательно, измерения невозмс жны, Во втором случае, когда p = 0,1 ао«, среднее значение рефракционного смещения с: }закс с фокусным расстоянием канала соотношением

< Г > =- -"}}(— )р, -=о,};, сл {ф) При p> < 0,1аом еще можно палнссть}о пренебречь искажающим влиянием аберраций. С другой стопоны, при рс =

=0,1 а,,«величина среднего рефракционного смещения становится уже значительной.

Например, если L=- F, а а«« = 1 м, то р, =- 10 см и = 15 см.

В третьем случае, р о = а «. хотя величина смещения, рассчитанного по формуле

<Й> =- ch ((--- }) а«становится еще более

/ значительной (в нашем случае < R> — 1,5 M) сильные аберрационные искажения зондирующего пучка снижают точность измерений до точности прототипа.

В известном способе измеряется эффективное фокусное расстояние рефракционного канала F, связанное с истинным значением этой величины F соотношением (.-.---Е; » . Р )2 — 2

Даже в самс-4 выгодном случае, когда

-" ом ъ»

p=r — — — --,/."«««.« = а«;«, Р =О, To F =-ЗF, } агат расчет проведен при условии, что ширина зондирующего пучка мала по сравнению с начальной шириной канала, Если ширина канала ссразмер} а с шириной зондирующего пучка, то эта взаимосвязь усложняется, причем эффективное фокусное расстояние становится еще бог«ьше. При L>

>„F соотношение между эффективным и реальным фокусными расстояниями не известно, а именна при — àêèõ условиях, среднее рефракционнсе смещение з}}ергетического центра становится такой величины, что по ней можно судить о фокусном расстоянии канала с ошибкой меньше 10 (,. В предложенном способе величина рефракционнаго смещения зависит от реального фокусного расстояния

При F =- 10 м (Обычное значение для атмос2 ферных оптических рефракционных каналов) и = F ch() 1,5, т.е, < R> = 1,5х .( хр o,åñëè p o = 0,1 м, та < й> . 15 см, что вполне измеримо, Если L.-= 2F, а р, = 0,1 м, та < R> 40 см.

1145760

Составитель И.Беленький

Техред М.Моргентал Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Редактор

Заказ 1963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

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

Дополнительным преимуществом способа является возможность исследовать динамику изменения рефракционных каналов, создаваемых импульсным излучением большой мощности.

Время возникновения рефракционного канала в атмосфере 10 з с, а время его рассасывания может изменяться от 1 до 10 с.

Изобретение позволит эффективно регистри5 ровать процесс рассасывания канала.