Способ определения интегрального индекса показателя преломления воздуха

(51)5 (3 01 М 21/ р11 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОб ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ИНДЕКСА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА(57) Изобретение относится к области исследования физических свойств атмосферы, с помощью оптических методов и может быть использовано в метрологии, геофизике, геодезии для редукции дальномерных измеИзобретение относится к исследованиям физических свойств атмосферы с помощью оптических методов и может быть использовано в метрологии, геофизике, геодезии для редукции дальномерных измерений к свободному пространству.Целью изобретения является повышение точности и упрощение способа,Способ осуществляется следующим образом.Б одном конце исследуемой трассы устанавливают метеорологические датчики для измерения давления Р, температуры Т и влажности е, температурного градиента ут (это может быть электронный датчик, либо ртутные термометры, расположенные на различной высоте и т.п,) Кроме того, в этом же конце трассы устанавливают устройство рении к свободному пространству, Цель изобретения - повышение точности определения интегрального индекса преломления воздуха и упрощение способа, Измеряют метеопараметры на одном конце трассы за время Л 1, вычисляют индексы показателя преломления Й(1) и индексы Йп на условия изотермии, При этом одновременно измеряют изменение оптического пути д Щ исследуемой трассы и вертикальный температурный градиент 7 т), а индекс показателя преломления на средний момент времени находят по соотношению: г( == (Ю - йо) К 8 л Ы йо, где йп -М+ +Кйут( )а -Ут ), К Е 1.мКЩт - коэффициенты регрессии; уа - -0,01 С/м - адиабатический градиент температуры,0 - длина трассы, 1 табл,для измерения изменений оптического пути д , например электронный дальномер, интерферометр, В этом случае на другом конце трассы устанавливают отражатель, Длину трассы 1определяют приближенно либо по карте, либо измеряют дальномером. Точность определения .0 может не превышать - 10-зВ течение времени Л 1(период измерений) измеряют одновременно д 1 (1), м) (по метеопараметрам) и ут(1)М раз и таким образом получают три временных ряда указанных параметров. Период Ьвыбирается, исходя из общепринятых в теории математической статистики условий, согласно которым должны выполняться критерии надежности определения коэффициента корреляции между исследуемыми функция1681206 10 15 точность 20 При переходе к ЛМ/Л М в (4) надоиметь ввиду, что г.Ь = Л и 10 .6П р и м е р, Способ испытан на эталонном базисе длиной -1 км, на котором для сравнения через каждые 50 м расположены метеодатчики и, следовательно, имеется возможность независимого вычисления индекса преломления, принимаемого за интегральный с погрешностью - 10, Од новременно с измерениями по способу вел ся автоматический опрос метеодатчиков потрассе для определения эталонного индекса преломления Йо, Результаты измерений и вычислений сведены в таблицу, откуда следует, что расхождение между эталонным 35 значением Ио = 281,4 и найденным281,27 не превышает 1,3 10 , что свидетельствует о его высокой точности,где ми времени. Практически, как показывает опыт, в реальной атмосфере этот период достигает значений 0,5 - 2 ч в зависимос. 1 от скорости изменения параметров, Одновременно осуществляют корреляционную обработку измеряемых функций и находят коэффициенты регрессии К гм и Ки -т между дЦ 1) и м(1) и м(с) и ут (с) соответственно. При этом имеется возможность контролировать надежность их определения от пары к паре с тем, чтобы коэффициенты корреляции ррах и рмт были максимально близки к единице. Интегральное значение индекса показателя преломления Й находят на средний момент времени по со- отношению и =(и-м.)крю ь+и.,К,= й+ Км у"т(уа-ут), Р) где уа = - 0,01 О/м - адиабатический градиент температуры.При этом М(1) вычисляют по одной из известных формул, например по формуле Барелла-Сирса,Физической сущностью способа является сильная корреляционная связь между точечным и интегральным индексами преломления, а также между показателем преломления и его высотным градиентом,Поскольку показатель преломления и или его индекс функционально связаны с температурой воздуха, то имеет место связь между й и ут Найдя коэффициент регрессии из корреляционной обработки рядов глт) и ут(1), входящий в уравнение регрессии И =й + Ь-т(ут- ут), (3) и, заменив в 3) ут на адиабатический градиент у, который соответствует изотермии, получим Мп-индекс, приведенный к этим условиям - уравнение (2). При этом Км.т --П 1 й= рмут - , гп - средние квадратическиегпГотклонения, р - коэффициент корреляции.Аналогичным образом находят коэффицийфент регрессии К 3 и = рыл, причемтипоскольку дЕ = Од и, О - геометрическая длина исследуемой трассы, то, разделив КГщ на о (приближенное значение О) получим К щ, который в силу линейности1связи равен Канде, т.е. ЛМК 3 л 10 =КИЧА и = -- , (4)ЛУ 40 45 50 55 т,е. отношению приращений Й и М относительно некоторого постоянного слагаемого одинакового для интегрального и точечного индексов преломления, Таким слагаемым является Мп, поскольку именно в условиях изотермии индекс преломления постоянен в каждой точке трассы и равен интегральному, Таким образом И=И +ЛИ + Лв (5) и задача сводится к трем этапам; нэхождению ЛМ через К Кмьм и ЛИ; нахождению йп по Ки,гт и ут и, наконец, вычислению Й =- Мг, + Л М. При этом целесообразно вычисление вести на средний момент измерений, что обеспечивает более высокую Формула изобретения Способ определения интегрального индекса показателя преломления воздуха, включающий измерение давления температуры и влажности на одном концЕ трассы в течение времени Л г, вычисление по результатам измерений индексов показателя преломления й(т), а также индекса Йп, соответствующего условию изотермии, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа, дополнительно в те же моменты времени измеряют изменения оптического пути д Ц) исследуемой трассы и вертикальный температурный градиент уф), а искомый индекс показателя преломления Й находят по соотношениюгч = (й - Мп),К йл Ь +Мп = М + Кг 4"т(уа уг)Заказ 3307 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 К Кл, Кн.т - коэффициенты регрессии между д Е(т) и Г 4(т) и М(т) и ут(т) соответственно: у = 0,01 О/м - адиабатицеский градиент температуры; Ь - длина трассы; с И и 7 т - средние значения измеренных М(1) и ) (т).