Способ оптического зондирования атмосферы

 

СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем посылки импульсов оптического излучения, приема эхо-сигналов, усиления их пропорционально квадрату текущего времени от момента.посылки зондирующего импульса и накопления усиленных сигналов, отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения усредненного по трассе зондирования показателя ослабления, приня' тые эхо-сигналы дополнительно усиливаютКСпропорционально sin "n^t, где С-скоростьсвета: t - текущее время,- К - коэффициент, заданный для каждого последующего зондирующего импульса в зависимости от ожидаемых значений показателя ослабления атмосферы, а из последовательности накопленных сигналов для нескольких импульсов выделяют максимальный, по которому судят о показателе-ослабления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 W 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2807832/10 (22) 06.08.79 (46) 15.12.92. Б.юл, М 46 (71) Институт оптики атмосферы Томского филиала СО АН СССР (72) В.С.Шаманаев, В.В.Бурков и К.Д.Шелевой (53) 551.508.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 390401, кл. G 01 W 1/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 309338, кл. 6 01 W 1/00, 1970. (54)(57) СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем посылки импульсов оптического излучения, приема эхо-сигналов, усиления их пропорционально квадрату текущего времени от момента

Изобретение относится к области атмосферной оптики и может быть использовано для дистанционного оперативного определения лазерно-локационными методами усредненного показателя ослабления оптического излучения (т.е. фактически, прозрачности) в атмосфере.

Известны способы лазерно-локационного (лидарного) определения показателя ослабления (прозрачности) в атмосфере.

Так, в атмосферу посылают импульс излучения, принимаемый эхо-сигнал усиливают пропорционально квадрату текущего времени и преобразованный сигнал накапливают до максимально возможного значения.

Однако для достижения приемлемой точности должна быть прозондирована атмосфе„, 12 „„816288 А1 посылки зондирующего импульса и накопления усиленных сигналов, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения усредненного по трассе зондирования показателя ослабления, принятые эхо-сигналы дополнительно усиливают

КС пропорционально з(п 2 т, где С вЂ” скорость света; t — текущее время; К вЂ” коэффициент, заданный для каждого последующего зондирующего импульса в зависимости от ожидаемых значений показателя ослабления атмосферы, а из последовательности накопленных сигналов для нескольких импульсов выделяют максимальный, по которому судят о показателе-ослабления. ра с оптической толщей, равной двум-трем — в единицам. Значит, при этом методе должна 0 зондироваться либо только сильно мутная атмосфера, либо лидар должен быть весьма р мощным.

Наиболее близким к изобретению является способ оптического зондирования, заключающийся в посылке импульса оптического излучения, приеме эхо-сигнала, усилении его пропорционально квадрату текущего времени от момента посылки зондирующего импульса и накопления усиленного сигнала в течение заданного. времени, по суммарной величине которого судят о прозрачности атмосферы, Однако этот способ имеет недостаточно высокую точность.

816288

Целью изобретения является повышение точности определения усредненного показателя рассеяния.

Поставленная цель достигается тем, что эхо-сигнал дополнительно усиливают проКС порционально sin . t, где С вЂ” скорость света; t — текущее время. Коэффициент К изменяют для каждого последующего зондирующего импульса, а пределы его изменения зависят от минимального и максимального ожидаемых априорно,значений показателя ослабления. Каждый такой усиленный сигнал накапливают (интегрируют) от момента посылки импульса в атмосферу до затухания эхо-сигнала, и из последовательности накопленных величин выбирают максимальную. Значение коэффициента Кмакс в этом случае линейно связано со средним показателем ослабления атмосферы

Кмакс

2 где сс — показатель ослабления.

Для повышения точности измерений мощность импульсов получения необходимо контролировать.

На чертеже представлена блок-схема устройства, которое позволяет реализовать заявляемый способ, где 1 — источник импульсного оптического излучения, 2 — блок управления; 3 — приемник оптического рассеянного излучения; 4 — усилитель по квадрату времени; 5 — усилитель по синусоиде; 6 — накопитель (интегрирующий усилитель); 7 — ячейки памяти для запоминания усиленных и накопленных сигналов; 8 — блок определения максимального значения накопленных величин и 9 — индикаторное устройство.

Устройство работает следующим образом.

Блок управления 2 запускает источник импульсного излучения (лазер) 1, усилитель

4 и усилитель 5, устанавливая одновременно на последнем начальное значение коэффициента К = К . Начальное значение К = К, конечное значение К = K>. а также общее количество вспышек лазера, необходимое для зондирования, устанавливаются на блоке управления априорно, исходя из атмосферных условий и требуемой точности измерения.

Рассеянное атмосферой излучение принимается и детектируется приемником 3, а затем усиливается усилителем 4 пропорционально квадрату текущего времени, отсчи15 тываемого от момента посылки зондирующего импульса. Этот усилитель компенсирует неинформативную часть лцдарного эхо-сигнала, связанную с его ослаблением по известному закону эа счет

20 изменения расстояния. Далее сигнал усилителем 5 усиливается по закону sin

К1С интегрируется в накопителе 6 и запоминается в первой из ячеек памяти 7. Во вторааа цикле блок управления 2 запускает лазер 3, усилители 4 и 5, устанавливая одновременно на последнем значение коэффициента

К = К2. Принятый эхо-сигнал усиливается по законут,азатемпо эаконув1п 2 t, интег2 К2С рируется в накопителе 6 и запоминается во второй из ячеек памяти 7. Таким образом, после окончания и-ro цикла работы устройства в ячейках памяти 7 записаны коэффициенты разложения принятого сигнала в ряд Фурье по синусам. Данный ряд коэффициентов обладает абсолютным максимумом, Блок определения максимальной величины 8 выделяет ячейку памяти с мак40 симальным,: накопленным сигналом, которая соответствовала работе усилителя 5 по

Кмакс С закону sin 2 t. Индикаторное устрой

45 ство представляет значение показателей ослабления и В виде (У = Кмакс/2 °

816288

Составитель В.Шаманаев

Редактор О.Филиппова Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 563 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госудэрственного 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