Способ определения структурной характеристики флуктуаций показателя преломления атмосферы

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных аэрозольных меоднородностей. Целью изобретения является повышение точности измерения структурной характеристики показателя преломления Сп путем учета флуктуации коэффициента обратного рассеяния за время измерения. Для достижения поставленной цели одновременно принимают полный поток рассеянного излучения, прошедшего входную апертуру, и выделен2 ный из него поток площадью л F A/L , (F - фокусное расстояние приемной системы, L - дальность зондирования, А - дпина волны зондирующего излучения) измеряют относительные дисперсии флуктуаци1Д интенсивности обоих потоков и по их разности определяют структурную характеристику показателя преломления. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТ(:КИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч>э 6 01 N 21/47

f ОСУДАРС1 ВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СГ. СР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ку показателя преломления. 1 ил.

С:

С 4- 6 а 1,23 Р ". (1 6

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4609305/25 (22) 24, 1 1. 88 (46) 15.04.93. Бюл. N. 14 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР (72) П.И.Нетреба (56) Беленький M.Ñ, и др. Лидарные измерения структурной хараКтеристики атмосферной турбулентности. Иэв. АН СССР, ФАО, 1984, т. 20, N." 4, с. 314 — 317.

Авторское свидетельство СССР

М 1407230, кл, G 01 N21/47. 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЛУКТУАЦИЙ

ПОКАЗАТЕЛЯ Г!РЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных аэроСпособ относится к оптическому

1 зондированию атмосферы и может быть использован для измерения характеристик турбулентных неоднородностей, а также в метеорологии для статистических измерений профилей интенсивности турбулентности.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Способ заключается в посылке в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приеме рассеянного этой средой излучения через входную апертуру приемной системы и одновременное преобразование в электрический сигнал как полного потока этого излучения, так и потока, площадь поперечного сечения которого не бо.. Ж 1б16318 А1 эольных неоднородностей. Целью изобретения является повышение точности измерения структурной характеристики показателя преломления С,г путем учета флуктуаций коэффициента обратного рассеяния эа время измерения. Для достижения поставленной цели одновременно принимают полный поток рассеянного излучения, прошедшего входную апертуру, и выделен2 ный иэ него поток площадью л F 1Л,(F — фокусное расстояние приемной системы, 1 — дальность зондирования, il- äëèíà волны зондирующего излучения)= измеряют о1носительные дисперсии флуктуаций интенсивности обоих потоков и по их разности определяют структурную характеристи2 лев .тт Г А/, где Р— фокусное расстояние приемной системы, Х- длина волны, L— дальность зондирования, lo измеренной разности дисперсий флуктуаций интенсивности этих потоков определяют структурную характеристику Сл флуктуаций г показателя преломления по формуле где гл1 — относительная дисперсия флукт уаций интенсивности выделенного потока рассеянного излучения;

©

Q (л)

ОО ! ! а

1616318

Сг— ст7к — относительная дисперсия флуктуаций интенсивности полного потока рассеянного излучения;

k — волновое число; ск — численный коэффициент, равный

0,6 для плоской и 0,3 для сферической волны, На чертеже представлен вариант устройства для реализации способа, которое содержит импульсный лазер 1, полупрозрачные зеркала 2, 3, приемопередающий телескоп 4, полевую диафрагму 5 для выделения потока площадью не более г

:г F DL, фотоприемники 6, 7 и 8, усилители 9. 10, 11, строб-блок 12 и ЭВМ 13.

Зондирующие излучения от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2 и телескоп 4 направляют в исследуемую среду. Рассеянный аэрозольным объемом с заданной дальностью поток излучения через телескоп 4 и зеркало 3 направляют на фотоприемник 7 и на полевую диафрагму 5, пропускающую на фотоприемник 6 поток площадью не более г лЕ Х/L. Преобразованные в электрический сигнал интенсивности полного и выделенного, потоков. рассеянного излучения через усилители 9 и 1,1 подаются на ЭВМ 13.

Часть излучения лазера зеркалом 2 отводится на фотоприемниках 8, преобразуется в электрический сигнал и через усилитель 10 поступает в ЭВМ 13 для контроля излучаемой мощности, а также на строб-блок 12 для обеспечения заданной дальности зондирования. После вычисления оя и О г ЭВМ 13 вычисляет значение структурной характеристики показателя преломления по приведенной формуле, Одновременное измерение дисперсий флуктуаций интенсивности выделенного потока заданного поперечного сечения и полного потока рассеянного излучения с учетом статистической независимости флуктуаций интенсивности, накопленных волной на трассе зондирования, и флуктуаций. обусловленных эволюций аэрозольных неодно5

45 роднос1 ей (следствие их различной природы), позволяет повысить точность измерения Сл путем ее определения по разности

2 дисперсий выделенного и полного потоков рассеянного излучения.

Формула изобретения

Способ определения структурной характеристики флуктуаций показателя преломления атмосферы путем посылки в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приема рассеянного средой излучения через входную апертуру приемной системы, выделения из него на фотоприемник потока с площадью поперечного г сечения не более л Г k/L, где F — фокусное расстояние приемной системы, А — длина волны, L — дальность зондирования, преобразования в электрический сигнал, измерения дисперсии флуктуаций интенсивности выделенного потока, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения точности, одновременно принимают на другой фотоприемник полный поток рассеянного излучения, прошедшего входную апертуру, преобразуют его в электрический сигнал, измеряют дисперсию флуктуаций интенсивности этого потока и определяют структурную характеристику Слг показателя преломления по формуле где ая — дисперсия флуктуаций интенсивности выделенного потока рассеянного излучения; о к †. дисперсия флуктуаций интенсивности полного потока рассеянного излучения;

k — волновое число: а- численный коэффициент равный 0,6 для плоского и 0,3 для сферического фронтов излучения соответственно.

1616318

Составитель С. Непомнящая

Техред М.Моргентал Корректор О,Густи

Редактор

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

Заказ 1967 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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