Способ измерения оптических характеристик атмосферы
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК.(st>s G 01 W. 1/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л
С (21) 4942721/10 (22) 11.03.91 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (71) Институт ионосферы АН КазССР (72) В,А,Филиппов (56) Авторское свидетельство СССР № 553362, кл, G 01 W 1/00, 1974. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ (57) Использование: в атмосферной оптике и может найти применение в метеорологии
Изобретение относится к атмосферной оптике и может найти применение в метеорологии и астрономии для измерения оптических характеристик атмосферы с помощью лидара.
Наиболее близким техническим решением является способ измерения коэффициента рассеяния атмосферы, в котором оптический передатчик, запускаемый сигналом с блока управления излучает короткие импульсы. Рассеянное под углом 180 излучение передатчика принимают фотоприемником с логарифмической световой характеристикой, Сигналом с блока управления регулируют усиление фотоприемного тракта в соответствии с квадратом расстояния (R2). С выхода фотоприемника сигнал последовательно поступает на первое и второе дифференцирующие устройства, На выходе второго дифференцирующего устройства включен компаратор, в котором осуществляется сравнение сигнала с нулевым уровнем. Когда сигнал на выходе второго дифференцирующего устройства равен нулю, с выхода компаратора отпирающее
„„. Ж„„1789949 А1 и астрономии для измерения оптических характеристик атмосферы с помощью лидара.
Сущность изобретения: излучение лазера, направляют в атмосферу под углом (2-8)", сравнивают значения измеренных величйн по двум направлениям на одинаковом расстоянии от лидара, а при равных значениях измеренных величин находят коэффициент рассеивания атмосферы, при этом неоднородность среды определяют по наличию разности значений, превышающей значения измеренных величин, 2 ил, воздействие подают на управляемый вход линейного коммутатора, последний отпирается, и сигнал с выхода первого дифференцирующего устройства направляют в регистратор, на экране которого высвечивают величину коэффициента рассеяния. В этом способе отсутствуют измерения на опорной дальности и соответствующие вычисления после измерений. это способствует повышению точности, оперативности получения измеряемой величины ф), уменьшению объема работ. Заключительная часть работы аппаратуры иллюстрируется следующими формулами:
Я 1 р)
dS
dR
= — 2P, при P=- const ,г5 dS
dR2 dR
= О, при — = const
Таким образом, в моменты времени, когда вторая производная логарифма входного сигнала равна нулю, его первая производная с точностью до известного множителя -2) равна коэффициенту рассея1789949
Формула изобретения
Способ измерения оптических характеристик атмосферы, при котором передатчиком, лидара формируют импульсы света, посылают их в атмосферу, принимают рассеянное в обратном направлении излучение. преобразуют его фотоприемником с логарифмической световой характеристикой в электрические сигналы, находят и рерассеивания атмосферы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности путем регистрации неоднородностей среды. сформированные световые импульсы последовательно посылают в двух направлениях, расположенных под углом 28, сравнивают значения измеренных величйн по двум направлениям на одинаковом расстоянии от лидара и при равных значегистрируют величину коэффициента ниях измеренных величин находят козффи1 ния. Однако известный способ содержит грубые ошибки измеряемой величины в ситуациях когда в атмосфере имеются неоднородности, и не позволяет измерять характеристики неоднородности. 5
Цель изобретения — расширение информативности.путем создания условия для регистрации -неоднородностей, повышение точности и достоверности измеряемой величины.. -: 10
Поставленная цель достигается тем, что, в известном способе измерения оптических характеристик атмосферы, при котором передатчиком лидара формируют импульсы света, посылают их в атмосферу, принимают рассеянное в обратном направлении излучение, преобразуют его фотоприемником с логарифмической световой характеристикой в электрические сигналы, находят и регистрируют величину коэффи- 20 циента рассеивания атмосферы, сформированные световые импульсы последовательно посылают в двух направлениях, расположенных под углом 2-8", сравнивают зйачения измеренных величин по двум направлениям на одинаковом расстоянии от лидара, и при равных значениях . измеренных величин находят коэффициент рассеяния атмосферы, а неоднородность среды определяют по наличию З0 разности значений, превышающей значение измеренных величин.
На фиг. 1 и 2 дана схема осуществления способа.
Предлагаемый способ реализован сле- З5 дующим образом.
Измерения проводят с помощью моностатического импульсного лидара. Излучатель И3-51, диаметр телескопа 40 см.
Передатчик и телескоп устанавгивают в 40 верхней части башни Астрофизической обсерватории, Регистрирующую аппаратуру устанавливают в нижней части башни. При измерении коэффициента рассеяния на расстоянии до 2 км диапазон углов отклонения 45 от горизонта максимальный около 4, с yseличением расстояния этот диапазон уменьшается до 1 . Измерения проводят последовательно сначала выше горизонта, затем ниже. начиная с 1 км и далее увеличивая расстояние. Близкие значения величин на регистраторе характеризуют однородную атмосферу и идентифицируют как коэффициент рассеяния атмосферы. Отличие величин на порядок и более характеризуют неоднородность в атмосфере в этом месте.
Таким образом, на трассе выделяют однородные и неоднородные участки и измеряют коэффициент рассеяния на однородных. Ис- пользование предлагаемого способа измерения оптических характеристик атмосферы обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимуще ства
1, Направление излучения лазера в атмосферу под углом 1-4" к горизонту выше его и ниже его, и получение 2 значения измеряемой величины на одном и том же расстоянии от лидара, но при разных направлениях, позволяет эти значения взаимно контролировать повышая достоверность и точность измеряемого параметра, исключая ошибки, связанные с неоднородностями в атмосфере. Кроме этого, разность значений величин превышающих порядок величины позволяет идентифицировать неоднородности в атмосфере. Это существенно расширяет информативность способа и позволяет проводить измерения не только в однородной, но и в неоднородной атмосфере, 2, Повышение точности, уменьшение обьема работ, повышение оперативности получения измеряемой величины также связаны с тем, что в предложенном способе не используются никакие предположения, ка-. либровочные измерения, а также последующие вычисления определяемых величин по измеренным данным. В заявляемом способе эту величину получают непосредственно на экране регистратора лидара во время измерений.
1789949
Составитель Т. Иванова
Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар
Редактор Г. Бельская
Заказ 348 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5.
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 циент рассеивания атмосферы, а неоднородность среды определяют по наличию разности значений, превышающей значения измеренных величин.
