Лидар

)5 6 01 й 21/39 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВУ ели спектральоиства, а длина лескопа, сооту расстоянию ажениявующаярованияо- коордив плоскный телеачи соед изобр ветст зонди приемного теминимальномЙвЬната фокуса приемного теле ости изображения, причем скоп с помощью механизма инен с двигателем,опа ием инимаемого опти Изобретение относитсяойствам зондирования ат ыть использовано для ди ения метеорологически прозрачности и газового жет эм тик рам непство сло(71) Институт оптики атмосферы СО АНСССР(56) Зуев В,Е. Лазер-метеоролог. Л.: Гидрометеоиздат, 1974, с. 26,Соснин А,ВХмельницкий Г.С. Айпара тура и методика измерений газовых загряз. нений атмосферы, Вопросы дистанционного зондирования атмосферы. Томск. Изд.ИОА СО АН СССР, 1975, с. 37."источником многочастотного непрерывногооптического излучения, приемный телескоп,установленный в непосредственной близости от передатчика. фотоприемное устрой-.ство и устройство обработки сигналов, о т -.л ича ю щийс я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей пу- .тем измерения пространственных ивременных параметров атмосферы, он дополнительно содержит спектральное диск оптическим мосферы имоб станционного ер х характерисостава, Известно устройство для измерения паетров атмосферы., содержащее источник рерывного излучения. приемное устрой- и систему регистрации.Недостатком этого устройства является жность отслеживания области пересечеВ,Я 2 м) 1122424 А 1 пергирующее устройство, входная щель которого совмещена с плоскостью изображе-.ния приемного телескопа, прйчемприемный телескоп выполнен с возможностью перемещения по направляющим, расположенным под углом:а= агстд Ь/,где Ь - расстояние между приемным телескопом и передатчиком,- фокусное расстояние приемного телескопа,к оси симметрии входной щного диспергирующего устрнаправляющих равна Е - Ео.где 2 =, - координата в плоскостиВп ния излучаемого и пр ческого потока,Наиболее близким техническим решением является лидар, состоящий из передатчика с источником многочастотного непрерывного оптического излучения, зеркального отражателя, приемного телескопа, расположенного в непосредственной близости от передатчика, фотоприемного устройства и устройства обработки сигналов.Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет определять только ин 1127424тегральные параметры исследуемого слояатмосферы, толщина которого определяется расстоянием между передатчиком и приемником.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путемизмерения пространственных и временныхпараметров атмосферы.Для достижения поставленной цели влидар, содержащий передатчик с источником многочасготного непрерывного оптического излучения, приемный телескоп,установленный в непосредственной близости от передатчика, фотоприемное устройство и устройство обработки сигналов,дополнительно включено спектральноедиспергирующее устройство, входнаящель которого совмещена с плоскостьюизображения прИемного телескопа, причемприемный телескоп выполнен с возможностью перемещения по направляющим, расположенным под угломЙ = эгс 19 Ь/,где Ь - расстояние между приемным телескопом и передатчиком;1 - фокусное расстояние приемного телескопа,к оси симметрии входной щели спектрального диспергирующего устройства, а длинанаправляющих равнаЛ -Ло,Ыгде Е = - координата в плоскостиЙиэображения телескопа. соответствующаяминимальному расстоянию зондированияЙеп,Ео - координата фокуса приемного телескопа в плоскости изображения, причемприемный телескоп с помощью механизмапередачи соединен с двигателем.На чертеже схематически изображенпредлагаемый лидар.Лидар содержит передатчик 1 с источником многочастотного непрерывного оптического излучения, приемный телескоп 2,спектральное диспергирующее устройство3, платформа 4, направляющие 5, световоды6, фотоумножители 7, усилители постоянного тока 8, электромотор 9, самописец 10.Устройство работает следующим образом,Излучение, посылаемое передатчиком1, проходя через атмосферу, рассеивается ичасть рассеянного излучения, попадая наприемный телескоп 2, фокусируется в плоскости изображения 11. Небольшой участокэтого изображения, соответствующий расстоянию зондирования Й, приходящийся навходную щель 12 спектрального дисперги 5 10 15 20 26 рующего устройства 3, разлагается в спектр. Затем излучение попадает на световоды 6, а через них на фотоумножители 7, усилители постоянного тока 8 и затем регистрируется на самописце 10,В ходе измерений электромотор 9, включенный с помощью тумблера 13, приводит в движение платформу 4, которая двигает приемный телескоп 2, вместе с которым перемещается и изображение 14 эондируемого участка 15, После перемещения телескопа на щель 12 попадает излучение с другого зондируемого участка 16.В качестве источника излучения используется непрерывный гелий - неоновый лазер, генерирующий излучение на длине волны А 0,63 мк,Телескоп имеет диаметр 300 мм и фокус 670 мм, он расположен на расстоянии от передатчика Ь = 3 м и направлен параллельно передатчику, Последнее позволяет сопоставить с каждым зондируемым участком его отображение в плоскости изображения телескопа. Перемещение телескопа осуществляется следующим образом. Платформа 4 двигается по направляющим 5, расположенным под углом а к осисимметрии входной щели 12,Для того, чтобы привести зту платформу30 в движение, используется электромотор 9(например; СД), Расстояние, на котороеперемещается платформа, определяетсярасстоянием до зондируемого участка, так,чтобы любой участок изображения мог по 35 пасть на входную щель.12 (например, 1= 670мм, Ь = 3 м, Йю = 40 м, достаточно перемещения на 60 мм).В двух предельных положениях платформы на входную щель монохроматора по 40 падает излучение от зондируемого участка,соответствующего бесконечно удаленномурасстоянию, либо от участка, соответствующего минимальному расстоянию Йщь. Притаком расположении телескопа движение45 платформы приводит к тому, что плоскостьиэображения телескопа перемещается повходной щели монохроматора. Направление перемещения телескопа изменяется переключателем 17,50 При работе передатчика 1 одновременно на двух длинах волн А 1 иЛ 2 лидар можетприменяться для определения концентраций газовых компонентов атмосферы с пространственным разрешением. Для этого55 используется формула:С,= "г (С О )(Й Й 2) и (3 (Й 1)/Я (Й 2- пВ (Й ФМ,(Йг,где С - концентрация исследуемого газа;1 127424 0 Ио - соответствующие коэффици 15енты поглощения на длинах волн,Я 1 и 4;В 1, В 2 - расстояния, между которыми определяется концентрация;ЩВ 1),(В 2) 1 Л(В 1)- ЩВ 2) - соответст вующие сигналы для длин волн Ь и Л 2 расстояний Я 1 и В 2.Кроме того, в этом случае можно определить и пропускание атмосферы для длин волн А 1 и А 2 10 Лидар может применяться для практи-,ческих и научных исследований в атмосферной оптике,СоставительТехред М.Моргентал Редактор Е.Гиринск Корректор О.Кравцов Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР-35, Раувская наб 4/5 Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго каз 4062 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваОн позволяет получить пространственное распределение измеряемых параметров атмосферы,Кроме того, он может применяться для наблюдения за динамикой атмосферных процессов.Преимуществом лидара является также более широкая область применения, поэтому он может применяться не только для измерения прозрачности атмосферы и аэрозольных загрязнений, но и для определения концентраций различных газовых компонентов атмосферы и для наблюдения за динамикой атмосферных процессов,