Способ определения наклонной прозрачности атмосферы

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАКЛОННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, по которому измеряют через атмосферу яркость поверхности излучателя на двух расстояниях от него, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения реали-зации способа, измеряют яркость участков поверхности излут1ателя, находящихся на одинаковом расстоянии от точки измерения и наблюдаемых при одинаковом значении собственной яркости слоя между излучателем и точкой измерения, и по разностному сигналу яркости судят о наклонной прозрачности атмосферы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 01 N 21/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA (21) 3688651/24-25 (22) 05.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. Ф 18 (72) N.Â. Кабанов и С .N. Сакерин (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СССР (53) 551.508.92(088.8) (56) 1. Аднашкин В.Н.,Круглов P.À, Результаты анализа инструментальных методов определения прозрачности атмосферы. Труды ГГО, 1974, вып.342, с. 46-58.

2. Иванов А.П. Принципы и методы измерения индикатрис рассеяния, показателей ослабления, поглощения и рассеяния. Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света.

Минск,: "Наука и техника", 1971, с. 264-292.

„„SU„„1 5922 (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАКЛОННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, по которому измеряют через атмосферу яркость поверхности излучателя на двух расстояниях от него, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения реализации способа, измеряют яркость участков поверхности излучателя, находящихся на одинаковом расстоянии от точки измерения и наблюдаемых при одинаковом значении собственной яркости слоя между излучателем и точкой измерения, и по разностному сигналу яркости судят о наклонной прозрачности атмосферы.

11 55922

Изобретение относится к технической физике и может быть иснользовайо при исследовании прозрачности атмосферы или энергетического ослабления излучения при распространении в атмосфере на наклонных и вертикальных трассах, Известен способ оптического зондирования атмосферы с целью определения прозрачности или коэффициента IÎ ослабления (рассеяния) атмосферы, заключающийся в том, что излучение специального источника света, находящегося на определенном расстоянии и под определенным углом, после прохож- IS дения исследуемого слоя атмосферы ре- гистрируется фотоприемником. При за" данных параметрах эксперимента и полученных характеристиках принятого оптического сигнала по известным sa- 0 висимостям рассчитывается искомая величина прозрачности или коэффициен та ослабления f.1) .

Недостатки укажаниого способа— необходимость использования специаль- 25 ного источника излучения и сложная техническая реализация.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения наклонной прозрачности атмосферы, по которому измеряют через атмосферу яркость поверхности излучателя на двух расстояниях от него 123.

Недостатком этого способа является необходимость использования интенсивного направленного источни35 ка излучения с высокоточной системой взаимной ориентации комплекса источник-фотонриемник.

Цель изобретения — повьипение 40 надежности и упрощение реализации способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения наклонной прозначиости, по которому измеряют через атмосферу яркости поверхности излучения на двух расстояниях от него, измеряют яркость участков поверхности излучателя, находящихся на одинаковом раостоянии от точки измерения и наблюдаемых при одинаковом значении собственной яркости слоя между излучателем и точкой измерения, и по разностному сигналу яркости судят о наклонной нрозрачности атмосферы. г

Яркость объекта при наблюдении через атмосферу на расстоянии может быть описана уравнением

6() = 5 (E) ®ex (-5 0 "И ")й+ о Е

+ Ьо ex f- J Е(1)М) (<)

0 где 6 — собственная яркость визи эуемого объекта, не искаженная влиянием атмосферы, 5(0) — функция источников атмосферной среды или яркость атмосферы, обусловленная перерассеянным солнечным и собственным тепловым излучением;

f(P)- коэффициент ослабления излучения.

При поочередном ориентировании измерительного прибора на соседние участки визируемого объекта с разной яркостью В и В регистрируются сигналы яркости В и В, у которых составляющие, обусловленные яркостью атмосферной среды (первые слагаемые уравнения (1), совпадают, поэтому возникающий разностный сигнал равен т.е. пропорционален искомой прозрачности атмосферы П ).

Способ реализуется следующим образом.

При измерении вертикальной прозрачности, например морской атмосФеры, может быть использован сканирующей фотометр, установленный на подъемном средстве (например вертолете) и ориентированный внив на взволнованную поверхность моря.

При этом пространственное разрешение фотометра (мгновенный угол поля зрения) должно быть меньше размера воли.

Так, при зондировании атмосферы с высоты Н = 1 км и размере волн tö = 2 м мгновенный угол поля зрения фотометра должен быть менее 0,002 рад = 7. Измеряют через

C исследуемый слой атмосферы яркость

1155922 а, Ce(uo)/Ь(н,))

Еи В(Н,) / В(Н,}) 4-,...., — киСь(ян

Cl b.

Но

Составитель Ю. Гринева

Редактор И. Касарда Техред М.Надь Корректор В. Бутяга

Заказ 3131/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 соседних участков BoJIH по разному ориентированных к источнику освещения (солнце и небосвод). Разностный сигнал яркости соседних участков волн пропорционален прозрачности атмосферы и первоначальной (не искаженной атмосферой) разности яркости участков волн.

Изиерение этого разностного сигнала может быть осуществлено сканирова.« 10 г нией фотометра "по волнам . Возникающий при этом модулированный сигнал пропорциональный разности наблюдаемой яркости участков волн, усиливается избирательным усилителеи, настроенныи иа частоту модуляции.

Постоянная составляющая сигнала, обусловленная яркостью зондируемого столба атмосферы, при этом не регистрируется, Для определения аб- 2О солютного значения прозрачности атмосферы предварительно регистрируется модулированный (разностный) .сипнал яркости волн с небольшой высоты Н (. 100-200 и), для кото- 25 рой прозрачность атмосферы практически равна единице о

После этого абсолютная прозрачность атмосферы для заданной толщи Н может быть .определена по формуле

Т(Н}- 5 (Н) - 61 (Н} . (4)

"" гь., т ь .)

При ослойнои зондировании.ат мосферы аналогичным образом может быть определен и высотный профиль коэффициента ослабления Е(И}.

Прологарифмировав выражение (4) и заменив интегрирование суммированием оптических толщ по слоям Л и, получают

$ (}dh =Е c(h;}ah = и(ь(но)/b (H„}j. (s) о i=1

Тогда коэффициенты ослабления излучения могут быть определены при послойном измерении яркости: „ (1 Д и поочередном расчете значений для каждого слоя атмосферы

Неизвестная и изменяющаяся с высотой величина функции источников среды (яркость атмосферы) в алгоритме определения прозрачности отсутствует, так как она исключена за счет измерения разностного сигнала яркости (в приведенном примере реализации — за счет измерения переменного модулированного сигнала).

Предлагаемый способ позволяет проводить измерения спектральной и интегральной прозрачности атмосферы и высотных профилей коэффициента ослабления излучения на вертикальных (наклонных) трассах без использования искусственных источников излучения при визировании объектов, имеющих градиенты яркости. Способ может применяться в областях науки и техники, связанных с изучением энергетики распространения оптического излучения в атмосфере, опреде» лениеи газового и аэрозольного состава в метеорологии, оптической локации, связи, навигации и экологии.