Способ определения внутреннего масштаба турбулентности

18 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 21/47; 6 01 1 1/О АОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТВЪ(71) институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР"Экспериментальное изучение спектров функции когерентностиф, "Иэв.вузов - Радиофизика", 1971, 14, е 5, с. 734-738.2. Р.И.ЫчпявСод еРгоровей МеЪЬой оГ Юддег 5 св 1 е МеавцгеведФ 1 д а ТцгЪц 1 едФ АФшоврЬеге",арр 11 ей орФ 1 св".,1972, Ц Ю 3, р. 684-687 (прототип),(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО МАСШТАБА ТУРБУЛЕНТНОСТИ, согласно которому в атмосферу посыпают два пучка оптического излучения, принимают его фотоприемником через точечную диафрагму, измеряют в каждом пучке излучения дисперсию флуктуаций интенсивности и по отношению дисперсий определяют внутренний масштаб турбулентности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, один иэ посылаемых в атмосферу пучков широко коллимирован, а другой " расходящийся, и оба: пучка посылают по трассам одинаковой длины.е377118ЪИзобретение относится к областиатвюсферной оптикии мдтеорологии иеззет быть использовано для дистанционного.определения внутреннего масштаба турбулентности. Внутренним масштабом турбулентности называют такой 5масштаб пространственного спектратурбуентных пульсаций иэ всей совокупности масштабов неоднородностей,который ограничивает сверху интервалдиссипации. Интервал диссипации - 10тот интервал пространственных масшта,бов, где происходит весь расходэнергии турбулеитных пульсаций, Внутренний масштаб турбулентности является важным параметром для задач атмосферной оптики, так как от него зависят все статические характеристикифлуктуаций интенсивности (или логарифма амплитуды) волны, распространяющейся в турбулентной атмосфере,Известен целый ряд способовопределения внутреннего масштаба турбулентности по измерениям статическиххарактеристик флуктуаций оптическогоизлучения, прошедшего слой турбулент ной атмосФеры.Один иэ известных способов определения внутреннего масштаба турбу лентности заключается в измерении пространственного спектра функции вэаим"ной когерентности (1. , 30Недостатками метода являются сложность аппаратуры и низкая чувствительность.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является 35рпособ определения внутреннего масштаба турбулентности, согласно которомув атмосферу посылают два пучка оптического излучения, принимают егоотоприемником через точечную диарагму, измеряют в каждом пучке излучения дисперсию флуктуаций интенсивности и по отношению дисперсий определяют внутренний масштаб турбулентности (,2, 45Недостатком, этого способа является использование трасс различнойдлины что приводит к снижению точности .за счЕТ неоднородности турбулентности вдоль трасс распростране ния. Кроме того, использование двух трасс требует оборудования трех ап" паратурных пунктов,Целью изобретения является повышение точности и чувствительности определения внутреннего масштаба турбулентности.Поставленная цель достигается тем что один иэ посылаемых в атмо- сферу пучков широко коллимирован, а Другой - расходящийся, а оба пучка 6 О посылают по трассам одинаковой длины.В отличие от известного в данном способе посылают два оптических пуч- ка с различной геометрией, напримеррарокий коллимированный пучок (диа метр источника больше чем 5 О 3:; где 3 - длина волны света, Ь - длина трассы) и расходящийся пучок (диаметр источника меньше, чем 0,21%;), однако пучки проходят равные расстояния в. атмосфере до фотоприемников. При этом на длину измерительной трассы не накладываются какие-либо специальные условия, кроме малости дисперсий флуктуаций интенсивности по сравнению с 1.На фиг. 1 изображена схема реали эации данного способа; на фиг,2 графики, представляющие зависимость внутреннего масштаба турбулентиости гроот отношения дисперсий флуктуаций ийтенсивности плоской и сферической, волн.Устройство, реализующее давщ способ, содержит лазер 1, дающий расходящийся пучок (сферическую волну), и лазер с коллимирующей сис-темой 2, дающий широкий коллимированный пучок (плоскую волну). Оба пучка направляют в атмосферу по измерительной трассе 3 и принимают фотоприемниками 4,5, которые устанавливают за диафрагмами 6,7 и интер- Ференционными светофильтрами 8, 9 настроенными на длину волны лазе" ров. Электрические сигналы с фотоприемников 4,5, пропорциональные флуктуациям интенсивности оптического излучения, принимают устройством 10, измеряющим дисперсии Флуктуаций интенсивности в плоской и сферической волнах и их отношение.Изобретение осуществляется следующим образом.По величине отношения дисперсии флуктуаций интенсивности в плоской волне к дисперсии Флуктуаций интенсивности в сферической волне и расчетной зависимости этого бтношения от (см. Фиг,2) определяют внутренний масштаб турбулентности.На Фиг. 2 представлены графикИ зависимости внутреннего масштаба турбулентности от отношения дисперсий флуктуаций интенсивности плоской и сферической волн уд (Д при различных значениях па аме 8 аЫи Ь е 6 М ,гд К = 29 Г(Л/1- Д = 10-6, г- О= 2 10-, 3 СГ= 4.10 6 р 4 У= б .10-.6 Ф .5 - Фщ 10 , б - аР"- 2 10"5, 7 фс. 10-4Использование данного способа позволяет увеличить точность, чувствительность и упростить определение параметра 8 по следукщим причинам: .1, измерения могут проводиться на одинаковых трассах, что исключает влияние неоднородности турбулентности, возникающие при использовании трасс различной протяженйости, и повышает точность измерения ;2, так как на длину измерительной трассы не накладываются ограничения,. Горьков Й,.Кастелевич Коррект едак 2 тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/ каэ 8037 ПП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,фил существенные в прототипе и связанныес необходимостью выполнения соотношения независимости дисперсии флуктуаций интенсивности от 1 В на более длин-.ной трасс 4 .,то выбором протяженноститрассы можно повысить значения диспер.5 сии флуктуаций интенсивности и, следовательнО, увеличить чувствительность;3. этот факт также расширяет возможности при выборе измерительной трассы, а также требует оборудования лишь двух наблюдательных пунктов, вместо трех, необходимых в прототипе.