Способ оптического зондирования атмосферы

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных неоднородиостей, для метеообслуживания полетов летательilbix аппаратов, а также п метеорологии для статистических измерений профилей параметров турбулентности. Цель - повьшшпие отношения сигнал - шум при реализации способа. Способ заключается в посьтке в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения , приема рассеянного излучения через аперт.уру приемной системы, выдеЛения из него потока площадью Sj, поперечного сечения, меньшей или равной Я/L, где F - фокусное расстояние приемной системы, /I - длина волны зондирующего излучения, L - дальность зондирования. По величине флуктуации интенсивности выделенной части потока рассеянного излучения судят о структурной характеристике флуктуации показателя нреломления. Измеряя жегзмплитуды флуктуации выделенной части потока рассеянного излучения в двух спектральных интервалахi по величине отношения этих амплитуд судят,о внутреннем масштабе турбулентности. 2 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С О! И 2 47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

4Р "4

,Ю фф

<Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 15.03.93 ° Бюл. !! 10 (21) 4005888/25 (22) 07.01.8б (71), Институт оптики атмосферы

СО AH СССР (72) М.С.Беленький; П.И.Иетреба, В.В.Покасов и А.П.Шелехов (56) Ьезверхний В.A. и др. Применение когерентного анализа для определения скорости ветра иэ оптических. измерений. Изв. AH СССР, ФАО, 1978, т. 14, У 1, с. 102.

Pincus P.A., Fossey H,F

Holmes I.F., Kerr J.R. Speck1e

propogation through turbulence .

experimanta1. — ТОБА, ч. б8, Р б, 1978. (54) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗО!ЩИРОВАНЛЯ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристйк турбулентных неоднородностей, для метеообслуживания полетов летатель"

„„. и„„и разо и!!ых аппаратов, а также в метеорологии для статистических измерений профилей параметров турбулентности. Цель - повьш ение отношения сигнал— шум при реализации способа. Способ заключается в посылке в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приема рассеянного излучения через апертуру приемной системы, выделения из него потока площадью S1t поперечного сечения, меньшей или равй ной У F В/L, где F — фокусное расстояние приемной системы, Я вЂ” длина волны зондирующего излучения, 1 — дальность зондирования. По величине флуктуаций интенсивности выде1 ленной части потока рассеянного излучения судят о структурной характеристике флуктуаций показателя преломления. Измеряя же «амплитуды флуктуаций выделенной части потока рас" сеянного излучения в" двух спектральных интервалах по величине OTHOIlleHHH; этих амплитуд судят о внутреннем масштабе турбулентности, 2 ил.

17307? 30

Изобретение относится к атмо фер, ной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных неоднородностей, для метео5 обслуживания полетов летательных аппаратов, а также II метеорологии для статических измерений профилей параметров турбулентности.

Целью изобретения является увели-, 10 чение отношения сигнал/шум °

На фиг. 1 изображена схема устройства для определения структурной характеристики показателя преломления атмосферы предложенным способом,на фиг. 2 - схема устройства определения внутреннего масштаба турбулентности атмосферы предложенным способом, Способ осуществляется следующим 20 путем.

Зондирующее лазерное излучение от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2 и телескоп 3 направляют в исследуемую среду. Рассеянныи аэро- 25 зольным, объемом А с заданной дальности поток излучения через телескоп

3 и полупрозрачное зеркало 2 направляют на полевую диафрагму 5 радиF г= 30 усом а 6 — "(И,, пропуска:ощую на фоГ топриемник 6 заданную часть потока.

Радиус а входной апертуры приемной системы удовлетворяет условие a o>

» II., следовательно,,а м1 а,, так как на практике обычно Р C I,, где

Г фокусное расстояеиуе приемной системы, I, — дальность зондирования, Л вЂ” длина волны зондирующего излучения. 40

Флуктуации выделенной части потока излучения преобразуют в фотоприемнике 6 в электрический сигнал и через усилитель ? подают в электронноо-вычислительную машину (ЭВМ) 8 для 15 оцифровки и вычисления дисперсии 6

2 флуктуаций интенсивности рассеянного иэлуче33ил после че гo ЭВМ 8 вычис"

У

Я ляет структурную характеристику С „ показателя препомлепия атмосферы по формуле

С и \

1, 2 3 K (I, и "("

51 где Й вЂ” чнсле13ный,коэффициент, К вЂ” .волновое число °

Для обеспечения заданной Ilalll,llorти зонди13ов31пия час ть излуче ния o I ла IPpа 1 noJIупро Зрачны1f 3PpKalloM 2 отнодитс33 lfa фотоприемник 9, с выхода которого сигнал «обреа усилитель

10 поступает в блок стробирования

11 IIpH достижеHlfH зондирующHM излу чепием заданной дальности 1. блок стробирования 11. открывает фотоприемник 6 и сигнал через усилитель 7 поступает в ЭВМ 8. Для контроля излу чаемой в импульсе мощности в ЭВМ 8 поступает также сигнал с усилителя

10.

Для получения внутреннего масштаба турбулентности атмосферы (см.фиг.2) сигнал с фотоприемник 6 через усилитель 7 подают на два полосовых фильтра 12 и 13 с центральной частоЗтой пропускания например — 10-15 Гц и f< = 50-500 Гц, С выхода фильтров 12 и 13 сигналы подают на ЭВМ 8 для оцифровки и вычисления отношения амплитуд U т3 и Цу, и вычисления внутреннего масштаба турбулентности по известной„ зависимости

Обеспечение заданной дальности зондирования и контроль излучаемой мощности полностью совпадают с .описанным ранее.

Дополнительным преимуществом способа является возможность испольэо- у ванпя неограниченно большой приемной апертуры, что позволяет значительно повысить световую чувствительность, и, следовательно, дальность зондирования. Кроме того, данный способ является светолокационным и позволяет оперативпо измерять высотные профили искомых параметров среды, Формула и з о б р е т е и и я

Способ оптического зондирования атмосферы путем посылки в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приема paccesf«llo o средой излучения через входную апер туру приемной системы и преобразования его в электрический сигнал, о тличающийся тем,чтс>,с целью увеличения отношения сигнал/шум

3 из потока рассеянного излучения, прошедшего через входную апертуру, выделяют поток площадью Sq попереч1407230

Составитель С.Непомнящая

Техред H.Ходанич Корректор A.Îáðó÷àð

Редактор Т.Орловская

Тираж Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 1959

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного сечения, меньшей или равной л 7

I/1 . Л/I., где à — фоку< ное расстояние приемной системы, I., — дальность зондирования )i длина волны зонди рующего излучения, и по измеренной дисперсии флуктуаций интенсивности выдеЛенной части потока рассеянного излучения судят о структурной харак теристике флуктуаций показателя преломления, а по измеренным спектральным амплитудам флуктуаций выделенной части потока рассеянного излучения в двух спектральных интервалах судят 1 о внутреннем масштабе турбулентности.