Способ измерения профиля границыраздела двух сред

Сфюз Сфветскик Социалистическими РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОИ:КОМУ С ТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 23.01.79 (21) 2734171/18-10 51 Кз с присоединение эаявк 4 о О 01 С 13/00 Государственный квинтет СССР но делам изобретений н открытнйДата опубликования описания 30. 01. 81(72) Авторы изобретения В.В. Половинко, Д.А. Романов и А.Д. Плутенко Московский институт инженеров геодезии,аэрофотосъемки и картографии и Дальневосточныйполитехнический институт им. В.В. Куйбьваева(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕДИзобретение относится к океанографическим исследованиям и может быть использовано, например для измерения профиля волн и дна океана.В современной океанографии для измерения профиля границы раздела двух сред применяют способ с измерением углов триангуляции 11.Известный способ не позволяет простыми средствами измерить профиль границы раздела двух, сред.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения профиля границы раздела сред путем использования фазового светодальномера, 5 включающий излучение в направлении границы раздела двух сред светового потока непрерывно промодулированного по амплитуде, прием отраженного излучения и измерение разности фаз прини маемого и излучаемого световых потоков 2 ).Недостаток известного способа- низкая помехозащищенность и дальность действия в воде. Это обусловлено тем, что излучение светодальномера интенсивно рассеивается водой, после чего создает фоновые засветки, которые уменьшают соотношение сигнал ,шум и дальность измерений. 30 Цель изобретения - повьааение помехозащищенности и дальности измерений в воде.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения профиля границы раздела двух сред путем использования фазового светодальномера, в процессе приема светодальномером фонового излучения и излучения отраженного от границы раздела двух сред ослабляют мощность принятого излучения по функциит(г)с/(пг + г)- масштабный коэффициент;- показатель преломпенияводы;г" - расстояние, проходимоеизлучением в воздухе,"г - расстояние, проходимое излучением в воде.Исследования показали, что мою- ность фонового излучения, обусловленного однократным рассеянием в во". де излучения светодальномера, прийимаемого им в процессе работы, равна1б- Ес 1 да отношение максимального сигнала кшуму, обусловленного рассеянием вводе, равно В этих Ч) 9 г С = г/с)(г) = с/(пг+ г)25 В этом случае отношение сигнал/шум увеличивается и,при с=сопьс описывается соотношением б-ЕсгР 2 Д .е.)сх(4) К = пег(1 + г/пг ) На чертеже изображены графики изменения средней мощности излучения, принимаемого фазовым светодальноме ром, от расстояния, пройденного излучением в воде, где кривая 1 излучение, однократно рассеянное водой; кривая 2 - излучение, отраженное на границе раздела двух сред; кривая 3 - излучение, ослабленное при приеме по функции 1(г). Штриховкой показаны площади, ограниченные кривыми 1 и 3, показывающие величину шума фона, обусловленного рассеянием излучения в воде.Иэ графика (кривые 1 и 3) следует что при ослаблении принятого излучения по функции Г(г) уменьшается шум фона и вследствие этого увеличивается отношение сигнал/шум.Таким образом, ослабление принимаемого излучения цо функции 5(г) позволяет увеличить дальность измере ния при более высоком отношении сигнал/шум. 60Например,.для измерения профиля дна океана, при более высоком отношении сигнал/шум и дальности измерений, используют фазовый лазерный дальномер с линзовым .приемным у 5 Анализ уравнений (1) и (2)показывает, что увеличение р и даль О ности измерения может идти по пути искусственного ослабления принимаемого излучения по функции телескопом. В дальномере для ослабления в процессе приема мощности принятого излучения по функции (г) используют фильтрационные свойства приемной оптической системы.В фокальной плоскости объектива приемного линзового телескопа светодальномера установлена полевая диафрагма, размеры которой выбирались в соответствии с уравнениемгде Г - фокусное расстояние объектива телескопа;площадь входного зрачкаобъектива телескопа;5 площадь сечения лазерного пучка лучей нарасстоянии г с,/2.Такая приемная система йозволяет ослабить принимаемое лазерное излучение в диапазоне измерения дальности в воде 0 + гп,с /2 по функции (г).При этих параметрах приемной системы светодальномера и малой расходимости лазерного излучения, размеры поля излучения в фокальной плоскости объектива, принятого с малых расстояний превышает размеры полевой диафрагмы. Вследствие этого принятое излучение проходит на фотоприемник только частично,пропорционально отношению площади полевой диафрагмы 5 и . к площади 5 сечения поля излучения в фокальной плоскости объектива, При увеличении расстояния г размеры поля излучения в фокальной плоскости уменьшаютсяи.д. и увеличивается отношение5лучение, прошедшее объектйв, полностью попадает на фотоприемник. Таким образом, приемная система фазового светодальномера ослабляет мощность принятого излучения по функции (г) .Использование предлагаемого способа измерения профиля границы раздела двух сред обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества повышение помехозащищенности при измерениях в воде; возможность проведения измерений на более высоких дальностях, что значительно повышает эффективность использования фазовых свето- дальномеров для исследования дна океана.Формула изобретенияСпособ измерения профиля границыраздела двух сред путем использова800642 Ф(2) = с/(пе + 2) оставитель Н ехред А. Ач Редактор В. М Заказ 10395/4 ин ТиражПИ ГосУДделам иМосква,03 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 и ния фазового светодальномера,включающий излучение в направлении границы раздела двух сред световогопотока непрерывно промодулированногопо амплитуде,прием отраженного излучения и измерение разности фазпринимаемого и излучаемого световыхпотоков, по которым измеряетсяпрофиль границы раздела двух сред,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения помехозащищенностии дальности измерений в воде,в процессЬ приема ослабляют мощность принятого излучения по функции где.с - масштабный коэффициент;+ - расстояние, проходимоеизлучением в воздухе;г - расстояние, проходимое излучением в воде.5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Вцггоиа О.Ы., НаОии ., Е А5 саппед аьег апд Егас(пд 5 уьйеаХог 5 еа Еоог,РгоГ(пд апд Ргес(з(оп5 цгчеу. ЕЕЕ, Осеап 73, пС, СопГ.Епд. Осеап Епч(гопы., Чаям., 1973;Неи .ог. 1973, р. 34-43.2. Коза О.В. ОЬяегч(пд Осеап5 цгГасе ачему и(йЬ а Нецв - Меопаьег "йач. Осеаподг. ОФГсе".5 ЧаьЬпдсоп, 1969, 20390 (прототип),истич Корректор Е. Папп 53 Подписноественного комитета СССРбретений и открытий