Способ определения структурной характеристикипоказателя преломления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соевтскна Сацнаанстнческнк Республнк(22) Заявлено 041077 (21) 2529046/18-25 (51) М. Кл. С 01 й 21/41 с присоединением заявки Йф -(23) Приоритет Гюсударственнмй аемнтет СССР вв делан язвбретення я вткрмтня(72) Авторы изобретения М. С. Беленький, А. А. Макаров, В. Л, Миронов . и В. В. Покасов Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СтРУКТУРНОй ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Изобретение относися к областй атмосферной оптики и может быть использовано для определения оптических и метеорологических параметроватМосферы.5Известен способ измерения структурной характеристики показателя преломления, по которому лазерноеизлучение посылается в турбулентную атмо О сферу и принимается на другом конце трассы приемной системой на главкой оптической оси передатчика 11 .Недостатком способа является не" обходимость точной установки диафрагмы приемной системы по центру дифрак ционной картины во время измерений, что невозможно вь 1 полнить из-за медлфных ФлУктУаций углов прихода лазерного пучка на реальных трассах распространения, а также примейение 2 О разнесенных по концам трассы неподвижных передатчика и приемника излучения.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ определения структурной характеристики показателя преломления, заключающийся в посылке лазерного излучения через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошед- ЗО шего излучения и определении турбулентного уширения изображения передатчика в Фокальной плоскости приемника 2.Недостатком способа является низкая точность определения структурной характеристики показателя преломления, посйолЪкуточнбС 1 ьизмере- ния величины определяется степенью относительной неподвижности передатчика и приемника излучения, что достигается их установкой на неподвижных массивных основаниях.Цель изобретения " повышение точности измеряемогь параметра.Цель достигается тем, что посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определяют турбулентное уширение иэображения рассеивающего аэрозольного объема вблизи Фокуса передающей системы лазерного передатчика.На чертеже изобрежено устройство, реализующее способ и позволяющее производить измерение структурной характеристики показателя преломления по распределению средней освещенности в фокусе приемной оптической системы, Формирующей иэображение рассеивающего объема.устройство содержитлазерный "передатчик 1, Фокусирующую оптическууюсистему 2, приемную фокусирующую систему 3,:щелевую диафрагму 4, диссектор 5, блок 6 обработки, включающийцифроаналоговый преобразователь ЦАП,двоичный последовательный счетчикСТ-2 и внешний задающий генератор Г,Устройство работает следующимобразом.Излучение от лазерного передатчика 1 фокусируется передающей оптической системой 2 на расстоянии Е. После прохождения турбулентной трассыдлиной , на которойизмеряетсяструктурная характеристика Сп, расг "="сеЗИйоеаэрозолем лазерное излучениепопадает на приемную фокусирующуюоптическую систему 3, исправленнуюна аберрации, с входной апертурой Ои фокусным расстоянием Р, при этом0 ъ Д Гф, В Фокальной плоскости системы помещена щель 4, ширина которойменьше невозмущенного дифракционногоизображения рассеивающего объема", адлина много больше эфФективного размытого турбулентностью; изображения.На развертывающую систему фотоприемника диссектора 5, входной апертурой которого является щель 4, поступает"развертывающее напряжение от цифроаналогового преобразователя с двоич- ЭО" АМ последовательным счетчиком, при"йимающйм"импульсы внешнего задающегогенератора. меняя частоту генератора,легковарьироватьвремя усредненияв широких пределах. Применение электронного развертывающего устройствапозволяет избавиться от помех вибраций, опРеделяющих нижнюю границу измеряемой величины;иполучить постоян"ные скоростираэверткй, повысить4 Онадежность системы. Сигнал с выходадиссектора осредняется ВС-цепьюспостоянной ь = 5-10 с и регистриру".ется самописцем. Как показывает основанный на теории распространения света в турбулентной атмосфере расчет, радиус когерентности, отраженной сЬвокупностью независимых рассеивателей когерентной волны для сфокусированного пучка; определяется лишь турбулентнымй условиями по трассе распростра-нения. Способ наиболее эффективен при измерении высотных зависимостей структурной харагктеристики показателя преломления С,(Ь) (для определения степени неоднородности интенсивноститурбулентности на трассах распространения оптического излучения). Дляэтого требуется простым изменениемфокусировки передающей оптическойсистемы 2 варьировать положение точки фокуса передатчика и соответственно приемную систему настраивать нарассеивающий объем вблизи этой точки.Способ может быть широко применен,поскольку передатчик и приемник могутрасполагаться под различными углами,обуславливая выбор трассы распространения большой чувствительностьюк изменениям Сй(Ь),Системы, реализующие способ, отличаются надежностью, помехоустойчивостью.и простотой эксплуатации, объясняемой почти сферической диаграммойнаправленности рассеянного аэрозолемизлучения, что исключает кропотливую настройку передатчика и приемника излучения, компенсирует влияниерефракции,Формула изобретенияСпособ определения структурной характеристики показателя преломления, заключающийся в посылке лазерного излучения через турбулентную атмосферу, приеме и обработке прошедшего излучения и определении турбулентного уширения изображения пере" датчика в фокальной плоскости приемника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измеряемого параметра, посылаемое излучение фокусируют в турбулентной атмосфере и определяют турбулентноеуширение изображения рассеивающегоаэрозольного объема вблизи фокусапередающей системы лазерного передатчика.Источники информации,принятые во внимание при"экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 386325, кл, С 01 й 21/46, 1973.2. Ванин я. В, и др. лидар дляисследования атмосферы различнымиметодами, "Квантовая электроника",3, Р 9, 1976, с.2009 (прототип),702839 Составитель В. БелогольскийРедактор Е. Месропова ТехредЕ.Гаврилешко Корректор Г. Назарова илиал ППП "Патент", г. УжгОрод, Ул. Проектная, 4 аказ 2229 Т ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москваж 907арственногоизобретений3-35, Рауш По омитет откры ая наб