Способ измерения атмосферной рефракции

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для опрелеленяя атмосферной. рафрак1В1и. Целью изобрететтия является поп1,гшеиив дальности и надежности нэме-- рений. Способ яаключается в посьетке через исслр.дуем1 й слой атмосферы пучка оптического излучения на два недиффу.-эиьс-с, зеркальных чгги уголковых отряжагеля, размеры которых различны и определяются заданным соотнотением., . стро.чт ияображ(1П1я отраженного otJonNnr отра кателяяи и по разности углопых положениЛ этих ияоОраже- iinvi судят об угле рефракции атмосферь. 3 з.п. й)-лы, 1 шт.

ООЮЭ CGBETCHHX

ОО}.}ИАЛИОТИЧЕОИИХ

РЕО"»УБ ЛИН

»}91 »}Ц

А1 („) Г 01 }} 21/41

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГННт, СССР (54) СПОСОБ ИЗ}!ЕРЕ !1!Я АТ,!ОС»АВЕРНО}1

РЕФРАКЦИИ (57) Изобретение от нос.ится к атмо1

Изобретение относится к ат»»о"д»ер — Способ заключается в посылке через ной оптике и мажет быть использовано исследуемый слой атмосферы пучка o»tдля определения атмс1сАер ной рефрак- т:»ческого излучения на два»»едиффуэ-.

ШП4 ° н»»х отражателя, размеры которь»х pasЦелью изобретения является повыше- личш» и опрепепяются соотношением ние дальности и надеж»»ости измерений, P» /PE > где а. а, }1 ааг,(1-2Ь/F)

=1+ + (1+" ) +g g g2 (t 1 /Р) 2.». 2 2 . (1 21,/F) 2 а2 » » Г1

2S2y»,„ "; 1с1-+ »i(1-2T,/F/3 Г2Я;,+ (1-T./Р)} 24с (1-)

}}. И (1+ — )+ aa„. К22 (1-?;/Р) 2+ 2д2 (1-21./Р) 2 к для зеркальных и

Р =1+ Ю„(1-QS „ (1-Л.P)J

}}, (1.» а2 /а2 ) +ДЯ,.»Я2 (1 /F) 2+@2@2 (1 "2 /F) 2 для уголковых отражателей, »

И;=1 Qg4g" 4, (т)= J Ьд»(в}.)(1 —.); } (1)= dzp(zt)

i=1 2 — номер отражать»я; U(zL) градиент диэлектрической проницаемос- переменная интегрирования, нормировантц вдоль измерительной трассы, z — - ная на длину измерительной трассы 1.;

1 (46) 30 07 92 Бюл V 28 (21) 4467607/25 (22) 18. 05. 88 (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СГСР (72) Б.П.Аксенов, В.А.Банях„

Чен-Бен-Нам и Р.!»!.Пвы».. (53) 55 1 . 508 . 8 (088 . 8) (56) Авторское свидетельств CC;С}

}} 792102, кл. С».}1 N 21/41, 1978.

Авторское свидетельство (:ГГР

Р 1113714, кл. Г, )1 iV 21/41, 1984 .. сферной оптике и может быть использовано для определения атмосферной. рефрак»н»и. !!елью иэобрете»»ия является пов».»ше»»ие дальности и надежности измерений. Г .пас об заключается н посылке через исследуемый сл:.it атмосферы пучKR оптического излучения на дна недиф»!»уз»»ягой, зеркальных или уголковых отр",ÿ п геля, размеры которых различны и определяются заданным соотнопением., }}с»л:-с стро. »т изображения отраженного с бо»»ми отражателями пучка и по разности;г:1с.вых псц»ожений этих изображе» ий судят об угле рефра»сции атмосферы. 3 з,п. д> — лы, 1»»л.

16(Л(18 5

25 щве на входе измерительной трассы радиус а, радиус когерентности а и. кривизны волнового фронта F, проходит через полупрозрачную пласти. ну 3, атмосферную измерительную трас-. су 4 дной L и через диафрагму 6 55 попадает на отражатель 5. Отра3кенное излучение повторно проходит измерительную .грассу 4, отражается от полупрозрачной пластины 3 и принимается а,.а„,P - - радиусы пучка оптического из .учения, когерентности и кривизны. волнового фронта на входе иэмери тельной трассы, а„, — эффективные радиусы отражателей;

Ка < Ка i Ъ аз— % 2 I г! числа Френеля пучка и отражателей;

К 2н/ф.- волновое число. Далее стро1 ят иэображения отраженного обоими отражателями пучка и по разности угловых положений Я, и К этих изображений судят об угле О рефракции по соотношению 15

О(- 0

6 =--: —.

Р, Ру

На чертеже изображен вариант устройства для осуществления способа.

Устройство содержит источник 1 2о оптического излучейия с оптической системой 2 формирующей пучОК излучения с заданными характеристиками, плоскопараллельную пластину 3, уста- . новленный на конце измерительной трассы 4 недиффузный отражатель 5, перед которым установлена сменная диафрагма 6, оптически связанная с плоскопараллельной пластиной Э, приемную оптическую систему 7, измери- б тель 8 углового положения изображения, . пучка, установленный в плоскости изображения приемной системы 7. Угловое положение изображения пучка может оп.ределяться оператором, например, с по-З5 мощью теодолита. Б качестве.отражателей 5 установлены зеркальные или уголковые отражатели. С помощью оптической системы 2 формируется пучок оптического излучения, фокусирован " щ ный в любой точке трассы 4, в том числе на обратной трассе между отражателем 5 и приемной оптической системой 7 или за приемной оптической системой 7. 45

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1, сформиро»: ванной оптической системой 2, имеюоптической системой 7, которая строит иэображение пучка излучения. Угловое положение изображения пучков, отраженных отражателями, определяется оператором нли измерителем 8 углового положения.

В качестве измерителя углового положения изображения может быть использован теодолит. Проводя последовательно .измерения с диафрагмами радиусов а „н а„, определяютугол рефракции. Н качестве отражателей используются зеркальные илн уголковые отр ажат ели .

При этом на отражатели могут посылать пучок когерентного нлн частично когерентного оптического излучения радиусом больше первой зоны френеля.

При использовании зеркальных отражателей пучок может фокусироваться на обратной трассе между отражателями и приемной оптической системой, при этом размеры зеркальных отражателей и радиус пучка оптического излучения определяются условием Р<=-P .

При использовании уголковых отражателей пучок может фдкусироваться на обратной трассе эа приемной оптической системой, а размеры уголковых отражателей и пучка оптического излучения определяются условием Р =-P, Использование н63тиффузных отражателей (эеркальных и уголковых1 позволяет повысить дальность измерений, так как коэффициент отражения возрас- . тает в два-три раза и более. Кроме того, дальность возрастает за счет того, что расходимость пучка излучения при отражении от зеркальных и уголковых отражателей сохраняется, в..то время, как.при отражении от диффузного отражателя излучение рассеивается в полусферу и плотность излу- . чения уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Использование фокусированных пучков позволяет дополнительно поднять поте щиал по срав«. нению с коллимнрованными и расходящимися пучками за счет уменьшения размеров пучка на приемной системе. За счет исключения ошибки при совмещении оптических осей двух пучков различной геометрии достигается повышение надежности .измерений.

Способ .может использоваться для. из" мерения рефракции в геодезических из мерениях истинных углов направления на объекты, для определения точност

I !

5 16 ) 393 5 ных характеристик приборов, ряоотяю- ня отражатель, прием-< э месте пос< <и щих через атмосферу, например даль- ки отряженного нэлу <ения приемно " номеров, теодолитов и других. При раэ- оптической системой, о т л и ч а ю работке устройства могут быть исполь- щ н и с я тем, что, с цепью повьппеэованы известные устройства — ре5 ния дальности и надежности измерений, фрактометры, измерители углового по- пучок излучения дополнительно посы-. ложения центра изображения, теодолиты лают на другой отражатель, строят . и другие. изображения отраженного обоими отража10 телями пучка и по разности угловых

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я положений этих изображений судят об угле реФракции, при этом пучок опти1. Способ измерения атмосферной ческого иэлучения посыпают на недифрефракции путем посылки по измери- Фузные, зеркальные или уголковые тельной трассе через исследуемый слой 1 отражатели, размеры которых определяатмосферы пучка оптического излучения ются условием Р« Р, где

< << 5 — QS2„ (1-2I./F)3 ! a2

И; (1+- ) +QO 1+Я2. (1-1,/Р) 2»Я Я, (1-21 /F)

° °

М

294l »РЯ,; 1- g

Ф(I Г и, И, (Ì; (1+ a>)+9Ð +gà (1->,/F) з+РгРт, (1 2I,/F) з )

К Р для зеркальных и 1

QQ<, t1 — QQ„;g1-2T,gFyJ

< аг

И (1+ --+Qg +Q> (1-L/F) 2»Я2Я2 (1-2T,/F) 2

Я

< для уголковых отражателей, Я =1+ДО„.< 4цй, 30

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся .тем, что на отражатели

"Л посыпают пучок оптического излучения (L) = J dzp(zL) z<, 0 радиусом больюе первой зоны Френеля. и

3. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что пучок изi 1,2 — номер отражателя; Ь - дли- З5 лучения направляют на зеркальные на измерительной трассы; p(zT ) гра отражатели, фокусируют на образиной . диент диэлектрической проницаемости трассе межпу ними и приемной оптичвсвдоль измерительной трассы; з " пере- кой системой, при этом размеры зер- . менная интегрирования, нормированная кяльных отражателей и радиус пучка на длину измерительной трассы Ll.

40 оптического излучения определяются а,а„,F - радиусы пучка оптического условием P<=-Р излучения, когерентности и кривизны .. 4. Способ по пп. 1 и 2, о т л йволнового фронта на входе измеритель- ч а ю шийся тем, что пучок излуной трассы, соответственноЯ =Ка /L, чения направляют на уголковые отражаКа < тели, фокусируют на обратной трассе

L . . эа приемной оптической системой, при ракателей; К=2 И вЂ” волновое число; этом размеры уголковых отражателей ф - длина волны оптического излуче- и пучка оптического излучения опредевия °,а 1 — радиусы. . у В<

50 ляются условием Р» -Р .

1б03985

Редактор Т,Лошкарева

Заказ 2829

O dÜ»»

Проиэводственла-нэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель С. Непомнящая

Техред И.Дидык,Корректор О.Кравцова

Тара к Подписное комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5