Дисперсионный способ измерения астрономической рефракции

 

" (мбмФее (° 4iidv 6 (Я т11 Сз А

,1(6599 4Х

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-B) (22) Заявлено 27.06.77 (21) 2500674/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл,-

Ci OI N 21/46

G 0143 1/00

Государстоеикый комитет

СССР (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень Ке 16 (53) УДК 535.322 4 (088.8) по лелам изобретений открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

М. T. Прилепин и Г. A. Шануров

Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) ДИСПЕРСИОННЪ|Й СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

АСТРОНОМИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИ

Изобретение относится к области геодезии, в частности к способам измерения рефракции при астрономогеодезических наблюдениях.

Известны дисперсионные способы измерения рефракции, заключающиеся в сравнении рефракции волн двух длин с помощью интерферометров.

Известен, например, способ определения атмосферной рефракции при астрономических измерениях, заключающийся в приеме светового сигнала от звезды, пропускании его через блок вращающихся светофильтров, через вращающийся сканирующий элемент, формировании из светового сигнала с помощью детектора и электронной схемы электрического сигнала и определении угла дисперсии звезды по длительности электрического сигнала (1).

Недостатком этого способа является необходимость при реализации способа при помощи устройства, использовать вращающиеся в процессе наблюдений оптические элементы, что влечет неизбежные вибрации устройства. Другой недостаток — необходимость точного визирования на звезду и гидирования ее в процсссе измерения, чему препятствуют вибрации устройства и атмосферные флуктуации изображения звезды.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является дисперсионный способ измерения астрономической рефракции путем приема световых сигналов на нескольких длинах волн с помощью двухканального приемного устройства, фильтрации, усиления, сравнения, регистрации и определения угла дисперсии (2). Основным недостатком этого способа является необходимость использования ис10 кусственного источника излучения сложной конструкции и, как следствие, невозможность измерить атмосферную рефракцию при наблюдениях источника немодулированного излучения, например такого, как

15 звезда.

Целью изобретения является повышение точности измерения при использовании нсмодулированного излучения. Для достижения цели изобретения каждый из принятых

20 сигналов смешивают со световыми сип|алами двух различных частот, после фильтрации квадрируют, сравнение производят непрерывно по квадрату мощности, а угол дисперсии определяют по формуле

8=

)2 (/3, у2

4f где Л р — разность двух измеренных углов;

30 j>, f2 — частоты излучения. гдс Ф = Ф1+ Ф); с. — порядок интерфс1 ушность способа s315лючает«я H сче,дую)ГЦ)ЕМ

Сигналы, спектр которых лежит в видимой области, излучаются источником, например таким, как звезда, и принимают с помощью двухканального приемного устройства, например двух детекторов, на которых выполняют оптическое гстеродинирование сигналов с помощью двух источников монохроматических когерснтных колебаний разных частот, например лазеров, Возможно применение и одного лазера, часть из»у чения которого подвергается процессу опти 1ЕСКОГО ))МНО)КСНИЯ Ч11СТОТЫ, ЧТО ПОЗВОЛНТ устранить влня)шс шумов и ухода частот лазеров, Для приема сигналов достаточно, чтобы источник излучения попал в поле зрения детекторов, а поскольку оно составляет несколько градусов, нет необходимости в точном визировании на источник.

После гетеродинирования сигналы фильтруют с выделением сигналов промежуточной частоты, лежащей в радиодиапазоне. Затем сигналы усиливают и квадрируют с усреднением за период, значительно больший периода колебания сигнала промежуточной частоты, Усреднение позволяет устранить влияние атмосферных флуктуаций на результаты измерения. После квадрирования сигналы сравнивают, т. е. производят сравнение по квадрату мощности сигналов ня входе детекторов. Результат сравнения непрерывно регистрируют, а значение диспсрсионногo угла определяют многократно по разностям моментов дости)кения равенcIва квадратов мощностей сигналов, У1ловой масштаб записи результатов определяют TIO частотам гетеродинов, промежуточHoli частоте и расстоянию между детекторами.

Рсализация данного способа может оыть осуществлена с помощью фотоэле)стрического пнтсрферометра.

Ня черте)кс представлена схсмя, нояеня1ощая данный способ измерения.

Пусть излучение источника 1 содержит сигналы с частотами с»1 и с»2 (с» > с»1), "мплнтудямп 1). 1 и Е2 и начальными фазами Ф, и Ф . Сигналы принимают двумя квадратичными дстскторамн 2 с пропускной способностью КА и К». Эти же детекторы ocBcllI,àioò в целях оптического гетеродинпровяния каждый двумя лазерами (на

1срте)кс не показаны), излучение которых имеет амплитуды Ел, и Ел., начальные фа3hl )(:1 и ф2 и )I I)cToThI O I Il Uzg, лежан(11с 11 cl краях полосы пропускания оптической систеMhl атмосфера — оптика прибора. Далее сигналы поступают в схему обработки сигналов и регистрации результатов 3.

Фототокн двух квадратичных детекторов оудут равны соответственно:

i, --- K„(I, Sin (u.,t + Ф,)+Е З(П (с»,/+Ф,)+

+ е;,, sin(,t+,) + (:,„, з(п(Я,/+ ф))

)о

15 0

25)

ЗО 1

)))

-io

45 г,()

6()

/с, I siln (, (1 — — д, I. ) + Ф ) 1-, >,s 1 (««(., .-,,С)+ Ф,)+Е,, sin

Х (Р,t+ ;,)+ I.„Si n(C>,t+ 7,),(, где С вЂ” скорость света;

d) n d> —.геометрические задержки прихода фронта световой полны на детекторы 2 для1:ястот 071 н н соответственно., 111«111..()CIIOIIII!15i 110,10«11 1 1;ст0)111ик 1 1 11мссT угловой рязмср 0, расстояние мс)кду квад()яти1нымн детекторами 2 называ1ОТ базисом, угол между базисом прибора и плоским фро(ггом ш)лпы с частотой с)1 равен 11:, а между базисом и фронтом волны с час)отой с)) равен 1(;+().

Если далсес отфильтровать постоянные составляющие токов и колебания всех частог, кроме частоты Лс» 2 2 и уравнять амплитуды токов на выхсде фильтров так, чтобы

КА ) )(..), КА 1 а(л, К» )(-л, ——

К» (:(:,) Л1, то токи будут иметь вид !, Л:1 :, cos ((.), — с),) /+ (Ф, — .,)j — —

+ cos ((Q, —,) (+ (., — Ф,)j, Л (сов((), — Ы,)/ —, - (Ф, —,))+ cos ((2 — »,) /— — —,, -I (,-- 1,)), Сред))ис значен I5I квадратов токов

и за псриод, существенно больший псриода колебания частоты Лс», ОУД,"1 С (7() i 1)C 1 C"Г1)С H110 ()Я1)11Ь(1"-, >-, 1 1 (1 -, — co s Ф ),. I:i)1 ) os(-, + Ф)) Из 1с i)Tcæ)I H l lд)10, что

c., d sin q

d sin (q + с-)).

Всali««lia — принимает пулевые значения при величинах угла q;, удовлетворяющих уравнениям

d(f, sing+ f sin(+ H)j+(2К+i) С О

d (f, sin y + f,, sin1q -1- H)) + i C О, где i=0, +-1, +-2 ... рснции;

0(К(1;

/1=- l)) I/2ë; f = с)))/2)с, 659942

Р ешая эти уравнения, находим значения ср, выраженные в секундах дуги

2 2

1С (Л + A) 12 1> (.>

2d (f, +f2+fIf2 ф f2 1У2 УУ р" или (2К+ !)(/;+У,) С У, 1. н

-d(fI- f2+ff2) P +У+я, Если непрерывно записывать результат измерения Величины (I В > (!А ) пли регистрировать моменты достижения этой величиной нулевых значений, то значение 0 можно определить по разности двух соседних углов (р

2,1 H

2, 2

fl +f2 + ЛЛ откуда

Š— "-"(+ + ) 4 2

Масштаб записи определяют, пользуясь формулой

С (А +Л) 2 (.2 + >2 +У

Для выполнения наблюдения необходимо установить прибор неподвижно и так, чтобы источник пересек поле зрения прибора, т. е. нет необходимости в гидировании источника.

При О = 3" Л(р = 660". Оценка точности дает величину ошибки измерения 8 в

0,017", при условии, что ошибка измерения

Л(р равна 2", Количество измерений за одио прохождение не менее двадцати. Ошибка среднего значения равна 0,006" — 0,004".

Этой величине соответствует ошибка измерения угла рефракции 0,2" — 0,5".

Данный способ позволяет повысить точность измерения астрономической рефракции при использовании нсмодулированного излучения.

10 Форму In изобрстсния

Дисперсно!;ный способ измерения астроном!!Веской рсфракпии путем приема свстоВ ы х с11Г11ал оп Ii n и(скольких д21инах Воли с пом(ш!Вю двухканального приемного уст15 poilc I Ва, (1)!1,11>Tp I II II II, ус11лсния, сравнения, pcãèñTpnIIèè и определения угл;! дисперсии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при использовании иемодулированного излучения, каж20 дый из принятых сигналов смешивают со свстовыми сигналами двух различных чаcIoi, после фильтрации квадрируют, сравнение производят непрерывно по квадрату мощности, а угол дисперсии определяют

25 по формуле где

30 (>) (f1+f2 —, - t, У

2 2

2 2

Л(р — разность двух измеренных углов;

11, f2 — частоты излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

35 М 194354, кл. G 01% 1/00, 1965.

2. Патент СШЛ No 3446559, кл. 356-128, 1969.