Оптический локатор для зондирования двуокиси азота в атмосфере

 

ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ ДВУОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРЕ , содержащий оптический передатчик и двухканальную приемную систему , включающую входной телескоп, полихроматор на основе дисперсионного блока и компенсирующих клиньев два фотоумножителя и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувст-. вительности определения концентрации двуокиси азота в атмосфере, в качестве дисперсионного блока используется интерферометр. Фабри-Перо, установленный между выходом входного телескопа и компенсирующими клиньяпричем один фотоприемник устами сл i 90 к оптической новлен под углом оси приемной системы на входе интерферометра , а другой - на оптической оси на выходе интерферометра. 00 4 СЛ сл 00 to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2888010/18-25 (22) 14. 12. 79 (46) 07. 11.86. Бюл. ¹ 41 (72) М.М.Гошоков, Т.M.Åíãoÿí, В.И.Козинцев, В.Н.Макаров и А.Ф.Сильницкий (53) 535.36(088.8) (56) Козинцев В.И. и др. Лидар для определения двуокиси азота. Тезисы

II Всесоюзной научно †техническ конференции "Применение лазеров в приборостроении, машиностроении, и медицинской технике". M., 1979, с. 141 — 144.

Chang- Jung Wu. I. В., Lombardi, Optical communications, ч. 7, ¹ 3 (1973) с. 233 †2.

Отчет "Разработка метода и аппаратуры для определения концентрации

ll газа двуокиси азота в атмосфере

ЦАО, 1977, с. 15-59. (51)4 С 01 N 21/39 С 01 J 3/26 (54) (57) ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР ДЛЯ ЗОНДИРОВАВИЯ ДВУОКИСИ АЗОТА В АТМОСФЕРЕ, содержащий оптический передатчик и двухканальную приемную систему, включающую входной телескоп, полихроматор на основе дисперсионно—

ro блока и компенсирующих клиньев, два фотоумножителя и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности определения концентрации двуокиси азота в атмосфере, в качестве дисперсионного блока используется интерферометр. Фабри-Перо, установленный между выходом входного телескопа и компенсирующими клинья- Я ми, причем один фотоприемник устао новлен под углом 90 к оптическои оси приемной системы на входе интерферометра, а другой — на оптической оси на выходе интерферометра.

845582

15

25

ЗО

50

Изобретение относится к области атмосферной оптики и г!рименяется для измерения концентрации двуокиси азо— та в атмосфере.

Известно устройство для определе— ния содержания двуокиси азота в ат— мосфере, состоящее из двухволнового лазерного излучателя, системы приема и обработки сигналов.

Использование в данном устройстве двух лазеров для получения двух волн создает громоздкость конструкции, трудность юстировки и необходимость контроля длин волн обоих излучателей

При использовании одного лазера со сложным резонатором появляющаяся нестабильность соотношения энергии генераций в каналах приводит к значительной погрешности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее оптический передатчик на основе лампового излучателя. Из широкой полосы излучения .пампы выделяется участок - 10 нм, который перекрывает несколько максимумов и минимумов поглощения двуокиси азота.

Отраженное от уголкового отражателя излучение через входную щель полихроматора попадает на дисперсионный блок, после чего с помощью поворотной призмы диспергированные лучи направляются на торец волоконного световода, позволяющего разделить спектральные участки, соответствующие max u min поглощения двуокиси азота, и направить на два независи— мых фотоумножителя.

Однако это устройство также обладает недостаточной чувствитель— ностью из-за малого коэффициента пропускания приемной оптики, что связано с невозможностью согласования круглого пятна с телескопа с входной щелью спектрального прибора, а также с потерями при возбуждении световолоконного блока; сложностью изготовления световолоконного блока, сложностью конструкции приемного блока, что приводит к большой трудоемкости при настройке.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков и повышение чувствительности измерений концентрации двуокиси азота в атмосфере.

Цель достигается тем, что в качестве дисперсионного блока используется интерферометр Фабри-Перо, УC !а HOB !! С i! ïùé МЕ Е;! y I Ûëо !О."1 ВХОД НО

ГО !с;!е«копа и компенсирующими клиньями, I!pi!HE*>I с1дин ф! тон,7ке1!н!1к ус—, c> тан IBilåH IIU;I угз:с м — !0 к оптической Оси !!риемнии си! темы ",2 входе ин7 ерфер океTp:l, а н! Ор )й на Опти— еской оси на выходе ин-.ерфс.рометра.

На фиг, 1 изображена б Icc -схема

Опгкческого:!Окатора; а фиг. 2 спектральн!>!е характер 1ст. .к! . двуокиси азота и кн-.ерферометра. устройство сос тoHT из :зернОГО излучателя 1 на орган!1че ком краси— теле с нс.дисперсно:-:ньь1 резонатором, излучающим !!Ирокую -пинию 10 Н»! к !зключающим коррек-.ир.i.)L .:H: те !е— скоп 2 пр!!с-многс блока,: с i,iÿi lcãо из г1 ход.:Огс те.!е сloii; 3, интерфероме7 ра Фабр!1-(JHp; 4, ко 1 !е Искр;|ющих клиньев 5„6 и фотоумноки; О.!ей 7,8, а также кэ блоков регистрации сиг— палов 9, 10, блока 11 обраоотKH информац;1и и блока 12 вь 1ода информации 12.

Устройство рабогает :ле,!ующим образом . CHI H2:I !аз. р ного излучателя 1 через корректирующий те зескоп 2 направ.!яетcÿ и» гопографическкй обьект. Отраженное сг оосьекта излучение посту!!ает на вход входно— го телескопа 3 пос;!е чего::опадает на термостабилизкрованный кнтерферометр Фабри-Перо, изготовленный из двух зеркал на о!7тическом контакте, где излучение разде::яcTcH на два потока — ;!роходящий и отраженный, при этом происходит разделение На максимум и мкнимум !!О1;!Ощения спектр а д В у о ки с cи а э о т 2, бл а Г c=i а p H 1! а : и ч и ю серии эк» 1дист,—::!ционных ли1:ИЙ в спектре поглощения двуокиси азота в области IIV = 451,: — ч31,5 нм (см. фиг. 2), При этом база интерферометра подбирается из условия совмещения гребеHKH максимумов пропускания интерферометра (фиг. 2,а) с минимумами поглощения в спектре двуокиси азота, соответственно максимумы отражения (фиг. 2,б) интерферометра совпадают с минимумами пропускания двуокиси азота, т.е, на один из фотоприемников попадает излученке более ослабленное,чем на другой. Таким образом, например, для длины волны jl = 440 HM база интерферометра должна быть порядка 32 мк. После интерферометра оба пучка излучения через компенсируюшке клинья 5 и 6, кото845582 рые представляют собой клиновые стеклянные нейтрала:ые фильтры, служащие для обеспечения выравнивания потоков, поступают на фотоумножители (ФЭУ) 7 и 8. Разница в сигналах на

ФЭУ соответствует интегральной концентрации двуокиси азота на участке между приемником и передатчиком.

Сигналы с ФЭУ регистрируются блоками 9 и 10 регистрации и после обра- 10 ботки сигналов блокам 11 информации выводится на световое табло блока

1 2 вывода инфо рмации.

Оптический локатор для зондирования двуокиси азота в атмосфере по сравнению с известными обладает следующими преимуществами: отпадает необходимость контроля выходной мощности лазерного излучения, так как введенный интерферометр Фабри-Перо разделяет падающее лазерное излучение на два потока — падающий и проходящий, повыщается чувствительность определения.

84 S58", Редактор Л.Письман

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Заказ 6052/1 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4