Способ измерения угловой рефракции атмосферы

1317334, Изобретение, относится к областиугловых измерений в атмосфере, вчастности к способам измерения атмосферной угловой рефракции как в оптическом, так и в радиодиапазонах.Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерений угловойрефракции в область радиоволн.На фиг.1 изображен ход излученияв атмосфере; на фиг.2 и фиг.З - схемы устройств для осуществления предлагаемого способа в оптическом ирадиодиапазонах соответственно.Устройство для осуществления предлагаемого способа в оптическом диапазоне (фиг,2) содержит источник 1света. Излучение неполяризованногосвета от источника 1 проходит атмосФеру и попадает на телескоп 2, в фокусе которого расположены вращающийся поляроид 3 и фотоприемник 4, который электрически связан с детектором 5 низкочастотных колебаний, навыходе которого установлен измерительный прибор 6. Из-за различия амплитуд Фототока при вращении поляроида сигнал на выходе фотоприемникасодержит низкочастотную составляющую,. пропорциональную углу рефракции, поэтому ее измерение в измерительномприборе 6 позволяет определить искомый угол рефракции.Устройство для осуществления предлагаемого способа в радиодиапазоне(фиг,З) содержит передающую антенну7, в фокусе которой установлены излучатели радиоволн, ориентированные горизонтально и вертикально, например,в виде диполей. К антенне подключенсмеситель 8, на который поступают несущие и модулирующие колебания с генераторов 9 и 10. Радиоволны послепрохождения атмосферы принимаютсяаналогичной антенной 11, с выхода которой сигналы, соответствующие вертикальной и горизонтальной поляризациям, поступают на детекторы 12 и 13.Выходы этих детекторов подключены кизмерительному прибору 14, которыйизмеряет амплитуды токов 1 исоответственно при вертикальной и горизонтальной поляризациях электромагнитной волны.Сущность предлагаемого способазаключается в следующем,Согласно формулам Френеля дляволн с электрическим вектором, колеблющимся в плоскости, перпендику лярной плоскости падения, амплитудаЕ 1 преломленной волны равна2 я 1 п Еюсоя Е 1я 1 п (2 ю + 2)5 Дпя волны с электрическим вектором, лежащим в плоскости падения,амплитуда Е преломленной волны.2 я 1 п Еюсоя 2110ядп (Ею+Т) соя (2 ю -2)где 2 - угол падения;2 - угол преломления;Е - амплитуда падающей волны. Е /Е ц = соя (2 - Е) (3)При распространении в плоскослоистой среде, каковой является атмос 20Фера, т,е. испытав преломление на1-границах раздела слоев воздуха(фиг.1), имеем:А Е /Е= Г 1 соя (Е; - 2;)М:юУчитывая, что углы Е; близки между собой (4) можно разложить в ряд,ограничиваясь первым членом разложе.ния:30(5) получим:г= --1 п (е /е )11 Г 21 (Е Ею)2Е Е45ю иЭнергия электромагнитных волн приобработке сигналов преобразуется вэлектрические сигналы, поэтомуи - АВ) (7) 50 " 22 огде х, и- амплитуды электрических токов при вертикальной и горизонтальной поляризациях электромагнитной волны;Ею - зенитное расстояниеисточника излучения.Полученная Формула свидетельствует, что угол рефракции можно най 1317ти путем измерения и последующего сравнения амплитуд вертикально и горизонтально поляризованных волн, прошедших атмосферу (начальные амплитуды волн равны), 5Предельная точность предлагаемого способа определяется точностью измерения отношения д д/ , что практически составляет величину 10 , поэтому 0ц 9 а 1 2 06 10 -вгг= - с (,-)= д - 10Е 11,5 Е//6,6.10 (8)Это вполне удовлетворяет современным требованиям к учету рефракции при угловых измерениях. Расчет угла рефракции производят по формуле (7),П р и м е р. Излучение лазера, поляризованное под углом 45 к горио20 зонту, пропускали через два поляроида, ориентированных вертикально и горизонтально, а затем пропускали через кювету из органического стекла, в которой находилась вода, а на дне 25 был залит насыщенный раствор поваренной соли. В кювете, таким образом, была создана неоднородная вертикально среда. Лазерный луч искривлялся внутри кюветына угол 5 31 , угол паодения 2 бып равен 74 18 . На выходе луча из кюветы был установлен фото- приемник (фотодиод), перед которым вращали поляроид. Измеренное с помощью осцилографа отношение сигна Формула изобретения Способ измерения угловой рефракции атмосферы путем излучения, приема и последующей обработки сигнала излучения электромагнитной волны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область радиоволн, излучают сигнал электромагнитной волны с равными амплитудами вертикально и горизонтально поляризованных составляющих, после приема сигнала при его обработке выделяют составляющие сигнала при вертикальной и горизонтальной поляризациях электромагнитной волны, измеряют амплитуды сигналов электрических токовипри вертикальной и горизонтальной поляризациях электромагнитной волны соответственно, затем измеряют зенитное расстояние Е источника излучения в точке приема, а угол рефракции находят по формуле1г --2 Ео о - Ь. ц/К- лов д Е /1.было равно 137. Вычисленный угол рефракции составил 5 35 Сравнение этого значения угла рефракции с углом, полученным по фотографии хода луча в кювете, показало их удовлетворительное совпадение в пределах точности измерений 57.,акаэ 2416/39ВН Т оиэводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 ИИПИ Госуд по делам113035, Моск аж 776 ственног эобретен , Ж,Подписноекомитета СССРи открытийушская наб., д.4/5