Устройство для оптического зондирования

5 10 15 где а - начальный диаметр пучка пеОредатчика;,9 - угол расходимости излучения передатчика,и, как видно, меньше а.Для точной компенсации изменениявеличины сигнала необходиМо иметьклин с изменяющимся коэффициентомпропускания для различных расстояний. У реальных оптических клиньевкоэффициент пропускания изменяетсянепрерывноПоэтому поток излучения, поступающий с определеннойдальности, проходит одновременночерез участки клина с различным коэффициентом пропускания.Как видно из соотношения (3),для малых расстояний В наблюдаетсясущественное увеличение диаметрапятна 4, за счет дефокусировки. Этообстоятельство приводит к значительному усложнению расчета профилякоэффициента поглощения клина итехнологической трудоемкости егоизготовления, невозможности изготовления.оптического клина, точнокомпенсирующего квадратичную зависимость сигнала от расстояния.Например, при параметрах устройстващ 1 м, В = 0,5 м, й = 0,1 и,0 = 0,3 м, 9= 10 Зрад для В 4 = 50 и,а 9 мм, а для Вд.= 500 мм. а41,8 мм. Положение центра пятна, определяемое из (2), будет при этом. 45изменяться от 10 до 1 мм.Компенсирующий Фильтр для такогоустройства должен в интервале 9.ваеизменять коэффициент пропусканияна два порядка (В /В = 100) для 502изображения с изменяющимися раз-.,мерами от величины самого интервала (а= 9 мм) до й,= 1,8 мм.Изготовление оптйческого клина,точно компенсирующего обратную 55квадратичйую зависимость, являетсяневыполнимой задачей и поэтому применение поглощающего клина в устройстве для зондирования приводитк ошибкам измерений искомых харак-60теристик среды.Цель изобретения - повыаение точности.Указанная цель достигается тем,что в известном устройстве для опы: с аИ (в)где В - расстояние между оптическими20осями передатчика и приемного объектива,г - фокусное расстояние объектива, причем участок компенсатора с Максимальным коэффициентом отражения совпадаетс изображением анализируемого объема на предельной дальности,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит передатчик 1с оптической осью 00, приемныйобъектив 2 с оптической осью 00.,В фокальной плоскости приемного объектива 2 расположена полевая диафрагма 3, за диаф магмой установленоптический компенсатор 4, выполненный в виде плоского зеркала с переменным коэффициентом отражения, при 40 чем область 5 максимального перемалого коэффициента отражения от 1 этой области зеркала на Фотоприем где й - диаметр изображения рассеивающего объема,Р " диаметр приемного объектйва- фокусное расстояние приемного объективаДиаметр изображения рассеивающего объема рассчитывается по Форму- ле тического зондирования, содержащемпередатчик.и последовательно расположенные приемный объектив с полевой диафрагмой, оптический компенсатор и Фотоприемник, а также блокобработки сигнала, оптический компенсатор выполнен в виде плоскогозеркала с переменным вдоль оси сим"метрии коэффициентом отражения, установлен за фокальной плоскостьюприемного объектива так, что нормаль к его поверхности и ось симметрии расположены в плоскости, прохо-.дящей через оптические оси передатчика и приемного объектива, и наклонен к оптической оси приемногообъектива на угол мещения оптического клина 4 совпадает с изображением анализируемого объема на предельной дальности з ндирования, а область 6 минимального отражения расположена дльше от фокальной плоскости объектива 2 чем область 5, фотоприемник 7 и блок 8 обработки сигнала.Устройство работает следующим образом. Передатчик 1 посылает в зондируемую среду импульс оптичес .ого излучения, Рассеянное в обратном направленин излучение принимается приемнымобъективом 2. При этом поток излучения с близких, расстояний, пропускаемый полевой диафрагмой 3, попадает на оптический компенсатор 4в область б с минимальным коэффициентом отражения. Поскольку с близких расстояний поток рассеянного излучения максимален, то за счет10 б 5743 Окончательно имеем гпсххги тдх гр(й): ехр 1 ппскСоставитель В. ШеломоваРедактор Л, Филь Техреп О.Неце Корректор М. Шароши Заказ 11033/44 Тираж 828 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ник 7 попадает часть потока излучения, По мере удаления рассеивающего объема интенсивность обратнорассеятного потока уменьшается, но пятно изображения перемещается по оптическому компенсатору вдоль оси О О в область с увеличиваю 2щимся коэффициентом отражения. Начиная с некоторого расстоянияизображение будет находиться Мс) хв области 5 -, максимальным коэффициентом отражения, Излучение, отражаемое оптическим компенсатором 4 поступает на фотоприемник 7, сигнал с которого идет в блок 8 обработки сигнала.Зависимость изменения коэффициента отражения оптического компенсатора 4 вдоль оси симметрии 0202 может быть любой. В частности, для компенсации обратноквадратичного уменьшения сигнала от расстояния требуемая зависимость может быть найдена из следующих соображений.Поток, поступающий с оптического компенсатора 4 на Фотоприемник 7, должен оставаться постоянным в за.данном диапазоне дальностей, т.е. должно выполняться соотношение: сопзФ, ( Ь) где у(Б) - коэффициент отраженияоптического компенсатора для поте)ка, приходящего с дальности В.Отсюда(у(ц/) =ь, т)Из решения уравнения (7) имеем ь р: гь а+с. (в)Коэффициент С определяется изусловия совпадения участка с максимальным коэффициентом отражения сиэображением анализируемого объемана предельной дальностис:. (у/ ),где- максимальный коэффициентотражения оптического компенсатора 4,р определяется пороговой чувствительностью Фотоприемника и энергиейпередатчика. Положение участка оптического компенсатора с требуемым коэффициентом отражения р(В) находится из выра- жения где х - РасстоЯние вдоль оси ОгОот точки ее пересечения с фокальнойплоскостью приемного объектива 2.35 Оптический компенсатор 4 в устройстве устанавливают, так, чтобы егообласть 5 с м. ксимальным коэффициентом отражения совпала с положением анализируемого объема, находя 20 щегося на Б , Поскольку изображе.ния объемов независимо от дальности.до них располагаются в плоскостизеркала, то, как следует из формулы (4), размеры изображений будут25 небольшими,Перекрытие, изображением участковзеркала с разным коэффициентом отражения мало и, следовательно, законизменения величины сигнала от даль 30 ности будет выполняться более точно,чем при /применении пропускающегооптического компенсатора.Расчеты показывают, что в устройстве для оптического зондироваЗэ ния с параметрами= 0,3 м, Г Й 1 м,В = 0,5 м, о = 10рад и применением оптического компенсатора с коэффициентами отражения, изменяющимися от у= 1 до у,= 99%, дости 40 гается регулировка величины сигнала в пределах двух порядков.При начальной дальности зондирования 50 м величина сигнала можетоставаться постоянной до расстояния45 500 м.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точностьпри измерении параметров атмосферы,что приводит к получению более. точЮ ных данных, используемых в прогнозах погоды и при контроле загряз-,ненности атмосферы.