Устройство для измерения структурной характеристики показателя преломления турбулентной среды

(19) (11) 4(51) С 01 Я 21/41 к ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ъ- Фки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИАВТОРСНО СИДТЛЫ:Т(56) 1, Авторское свидетельство СССРФ 386325, кл. С 01 И 21/46, 1971.2. Авторское свидетельство СССРБ 568876, кл. С 01 И 21/46, 1975(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ .ТУРБУЛЕНТНОЙ СРЕДЫ,содержащее установленные в корпусепо ходу луча источник излучения,коллимирующую оптическую систему,светоделительную пластинку, светофильтры и два фотоприемника, подключенные к блоку регистрации, о т. - л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения области применения, в него дополнительно введены подвижный модуль, прикрепленный с помощью направляющих к наружной стенке корпуса и два чувствительнык элемента в виде плоскопараллельных пластин с закрепленными на их рабочих поверхностях призмами и с отражающими покрытиями на торцах, причем один чувствительный элемент установлен в подвижном модуле и оптически связан с помощью гибкого световода и согласующей системы с одним из фотоприемников, а другой чувствитель - Я ный элемент установлен в корпусе по ходу луча перед светофильтром другого фотоприемника,С:Изобретение относится к океанологическим и атмосферным исследованиям и может быть использовано присоздании дистанционных устройствкомплексного определения параметровморской среды,Известно устройство для измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, состоящее из источника и приемника излучения, диафрагмы, оптическойфокусирующей системы и блока регистрации среднего по времени световогопотокаПедостатками устройства являютсясложность 1 сонструкции и низкая точность измерен 1 лй.Наиболее близким по техническойсущпос ги к изобретению является устройство для измерения струк гурнсйхарактеристики показателя преломле.11 я турбулент 1 ой среды, содержащееуставов;1 нные в корпусе:о ходу луча ИСТО:ПИК ИЗЛУЧЕНИЯ, К.ШЛ 1 ЛМИРУЮщую олти 1 Оскую систему, светоделигел 1:ню п 1 астинку, светофильтры игвд Фотопэиетлни 1 сд подклюРины кблоку ре Г.страции 2,Недостдт 1 сом извес.тного устройства является Огрдщиенность областиприленения только для среды со с.пабой тутрбулентпсрстью, например атмосферы, при больпих рдсстояниях ивтЛЕ РЯМЬХ -",Я С:Пель изобретения - расширениеОбласти г 1 римепения. О Постдвленпая цг 1 ь доститаетсятем, что в устпойство для измгрният Р г 1 С Г Ут Р 11 О й,С а Р Д К 1 Е Р и С Т И К И П С К Д Л -, -теля пргломления турбулентной сргды содржащег установле 11 ны в корПу Сг т;О ХОДУ Лу т 1 а ИСТО;т 1 ИК ИЗ ПУ -ЧЕ.1 ИЯ, КО 1 ПЛМтЛСтшшуЮ ОП ГИЧЕСКтю СИГ.- тему, светодслительную плдг.тинкувтоф 1 лль рь, и два 1 ОтОг 1 пиеп 1 икаподключенные к б:оку рег 1 Страции,ПОПО,П 1 И 1 Е 1 ЬН.модуль, прикрепленный с помощьюнаправляюп,:их к наружной стенке коргт ПУСа И ДВД т 1 УВСТВИ 1 ЕЛ 1 НЫХ ЕМ 11 та Р; в виде плоскопараллегьных пластин с закреплс.Иными на их рабс;чих поверх.нос 1 ях призмами и с отрджаюшимиПОКРЫТИЯ."И 1 Ло ТОРЦа т 1 РИЧМ ОД 11 Н чувствитепьный элемент установленв поцвижяом моду",1 е и Опти 1 сьи с.вязан с:11 мсущыс Гибкос ГвгтояодаИ С 0 Г П Д С тт ЮШй Г И С Т СМ 11 С О,1 Н И.Л И 3 фотоприемников, а другой чувствительный элемент установлен.в корпусе по ходу луча перед светофильтром другого фотоприемника.Нд чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 излучения, модулятор 2, коллимирующую оптическую систему 3 и 4, свето. делительную пластинку 5, поворотные зеркала 6-8, светофильтры 9-11, гибкий световод 12, две плоскопараллельные пластинки 13 и 14 типа Люммера, два Фотоэлектронных умно- жителя 15 и 16, согласующие линзы 1-20, предварительные усилители 21-23,датчик 24 давления., направляющую 5 перемещения подвижного моду Сля 26 с чувствительным элементом (пласт 1 лнкой) 14, кабельнуо линию 27, преобразователь 28 электрических сигналов и блок 29 регистрации,Устроиство работает следующим образм. Световой поток от источника 1 излучения (ОК 1) модулируется с помощью модулятора 2, расширяется и коллимируется сптической системой 3 и 4, Светоделительной пластинкой тс большим коэффициентом отражения, чем пропускания, световой поток делится на двд пучка, причем для выравнивания пучков применяется светофильтр 9 типа 11 С, Пучок света, прошедший пластинку 5 и отклоненный зеркалом 6, попадает на светофильтр 9, призму 30 и пластинку 13. Пучок света многократно отражается от рабочих 1 Оверхностсй и:1 астинки 13 под углом,. близким к углу полного внутреннего Отражения., Призма 30, наклеенная на поверхность пластинки 13, служит для УМЕНЬШЕНИЯ ПОТЕПЬ СВЕта Ч тМЕН 11 ПЕНИЯразмеров чувствительного элемента,Рдбо 1 ая час гь и:астинки находитсяв исследуемой среде, Световой поток,прошс д 1 пий пластинку 13, отклоняющеезеркало 7 и светофилыр 10, предназНаЧС ННЫЙ ДЛЯ УтМЕНЬП 1 ЕПИЯ ВЛИЯНИЯспектральной состдвляюшей фоновойзасветки попа;.ает чере з согласующую линзу 17 нд ФотоэлектронньпЭ ум - ножитель 15, сигнал с которого после предварительного усилителя 21 поту - пает по каое 1 ьной линии 27 в блок 28 преобразования эектрического сиг - цала. Другая час.Ть светово.с потока после Гветодлитс 1 ьнои п 1 д стивсл 50,(г) б и (г)1г,о В(г) - структурная функция показателя преломления; 40 г - расстояние, на котором производят измерения;- внутренний масштаб турбулентности (от несколь гдепопадает на согласующую линзу 18, гибкий световод 12, коллимирующую линзу 19, призму 31, пластинку 14 и и после многократного отражения через светофильтр 11 и линзу 20 поступает на фотоэлектронный умножитель 16, сигнал с которого после предварительного усилителя 22 поступает по кабельной линии 27 в блок 28 преобразования электрических сигналов10 Гибкий световод 12 одним концом жестко закреплен в корпусе устройства 32, а другим концом - в вынесенном в среду подвижном модуле 26, в котором установлена пластинка 14, что 15 позволяет совершать перемещение вынесенного чувствительного элемента 14 по направляющей 25. Одновременно с поступлением сигналов, пропорциональных показателям преломления сре ды с электронных устройств 15, 21 и 16, 22, в преобразователь 28 через усилитель 23 поступает сигнал от датчика 24 давления, пропорциональный величине избыточного давления. 25 В преобразователе 28 по сигналам, пропорциональным величинам п,пи избыточному давлению (глубине Н), определяется осредненное значение разности показателей преломления 6 и и вычисляется структурная характеристика показателя преломления С наи основе формулы ких миллиметров до 1 см 1;1, - внешний масштаб турбуолентности (от десятковсантиметров до метров).Использование разности двух измеряемых потоков для определения градиента показателя преломления и структурной характеристики показателя преломления турбулентной среды позволяет устранить влияние нестабильности излучения источника света, приводит к уменьшению уровня фоновых засветок. Определение разности уровней выходных потоков по отраженной компоненте падающего потока позво-,ляет избежать учета потерь на рассеяние в турбулентной морской среде, а также уменьшить влияние аберраций на искажение выходного светового потока, что приводит к значительному снижению требований к точности изготовления оптических элементов устройства. Установка чувствительных элементов предлагаемого устройства в специальном обтекателе позволяет устранить влияние гидродинамических наложений, возникающих во время зондирования. Изобретение позволяет получить2значения Сп как для воздушной, так и морской среды на разных глубинах и разных, в том числе малых, базовых расстояниях, а также одновременно получить распределение градиента показателя .преломления и абсолютного значения показателя преломления, приведенного к центру базы, по глубине, определить характеристики изменчивости показателя преломления на разных глубинах (например, числа Кокса), что дает возможность определить элементы микроструктуры гидрооптического поля.(1,1 Г Т; т я, г, Ужглрд;1, у 1;, 11 роектная Сос енактор , Н)рколевкая Тех