Неконтактный способ определения показателя ослабления воды

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 (1 43 1 Н 10 определени Излучают в оду 38 модулировменно на ко,8) СССР приема рассеян оно ослабляетс 1969,ии, что исклюасстояния межд изические основыс. 122-.123.ЫИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫотносится к меч системои ИЯ зондирования пвзволнованнойсоотношение дл риведено оказатероь ля ослабления т повысить точно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1) 3638302/242) 02.09,83(57) Изобретенилогии и позволя азателя ослабления.световой поток, пропо амплитуде одновреастотах. В процессе ого водой излученияпо определенной функ ает влияние изменения у приемопередающей вием вод в направлени и изменении рельефа поверхности. П определения п од. 1 ил.30 Й(г) = а/(пг + г)2 где а - заданный масштабный множитель; 35и - показатель преломления воды;г ф - расстояние, проходимое излучением в воздухе;г - расстояние, проходимое излучением в воде, 40Это обеспечивается малой расходимостью лазерного излучения и полевой диафрагмой 4 радиусом й ню ГПЙ ( Б + бека Ю(пг+г )45 1где фокусное расстояние объектива;площадь сечения лазерногопучка лучей на расстояниигмакс 2максимальное расстояние г;площадь входного зрачкаобъектива. 50 гмакс ек. ър 55 При параметрах приемопередающейсистемы, удовлетворяющих уравнению(1), размеры поля излучения фокальной Изобретение относится к техникеметеорологического приборостроенияи может быть использовано для дистанционного измерения показателя ослаб 5ления воды.Цель изобретения - повышение точности определения показателя ослабления воды.На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ,Устройство содержит лазер 1, модулятор 2, объектив 3, полевую диафрагму 4, конденсор 5, светофильтр6, приемник 7 излучения, электронный 15блок 8 и блок 9 отображения информации,Способ реализуется следующим образом,С помощью лазера 1 излучают в 20воду световой поток, промодулированный модулятором 2 на двух разных частотах у, и ц . Обратно рассеянноеводой излучение принимается приемнойсистемой, состоящей из объектива 3, 25полевой диафрагмы 4, конденсора 5,светофильтра 6 и приемника 7."излучения. В процессе приема мощность рас-сеянного. водой излучения ослабляетсяпо функции= ц1, з 1 п 2 И где Е - яркость излучения природныхвод;- коэффициент пропускания атмосферы и приемной оптической системы;Б - передний апертурный уголприемной системы,С учетом оптических характеристик природных вод, характеристик лазерного излучения и геометрии зондирования соотношение (2) можно преобразовать к виду1 ф р:с г,)Р (е-е )- - -- , (3)- время излучения;1с - скорость света в воде,10ю Е - коэффициент подобия;6 - показатель рассеяния воды;Р- мощность лазерного излуочения;Я. - показатель ослабленияводы;г - расстояние между приемоопередающей системой иуровнем природных водв направлении зонди- .рования (2 г = г).При изменении рельефа взволнованной водной поверхности в процессе изплоскости объектива, принятого с малых расстояний, превышают размеры полевой диафрагмы и излучение проходит на приемник 7 только частично. При г=гизлучение, прошедшее объектив, полностью попадает на приемник, Принятое излучение преобразуется в электрический сигнал, из которого с помощью электронного блока 8 выделяют две компоненты с частотами , и р, измеряют их амплитуды и определяют отношение амплитуд А(Я,) и А(а ), зависимое от показателя ослабления. Полученный результат отображается в блоке 9 отображения информации.Мощность излучения Г, попадающего на фотоприемник оптикоэлектронного приемного устройства, может быть определена из соотношения:(,. )2 шо ш мерений изеняется значение г чтоприводит к изменению Р. Для исключения влияния изменения расстояния мощность излучения, принимаемогоприемной оптической системой в процессе приема ослабляется по функции В этом случае мощность излучения на выходе приемной оптической системы 00Р= с уР, (-с ) е Дс, (4) о где у = (1 /с, Если модуляция светового потока, излучаемого лазером, описывается со- отношением Г (С) = Р зп (ЯС + С, ) где Я = 27/См у/ц - период модуляции;Я 0 - фаза,Р(с) = А 81 п (рС +С ),ЮсГгде (сГ) 2 +1 2 72 ф Последнее выражение зависит какот показателя ослабления, так и отпоказателя рассеяния воды,При излучении светового потока,модулированного по амплитуде одновременно на двух частотах О, и (д,: Г(с)=А,зп(со, с +ср,)+А 81 п(ас+ Ч 2) ф М Г где А, = - -"-ч -- н 2 - ",у+-+Определяя отношение амплитуд осцилляций мощности компонент принятого излучения ш = А(61,)/А(И 2), получают следующее выражение:М 2 1(2(ш д)ш Полученное выражение позволяет оп Оределить показатель ослабления природных вод по отношению к измеренным амплитудам осцилляций мощности компонент принятого излучения с частотами О, и О Формула и э обретения Неконтактный способ определенияпоказателя ослабления воды, включающий излучение в воду светового пото" ка, промодулированного по амплитуде, прием обратно рассеянного излучения и определение по его мощности показателя ослабления воды, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения показателя ослабления, световой поток, излученный в воду, модулируют по амплитуде одновременно на двух частотах Ы, и о , а при,приеме обратно рассеянного излучения его мощность ослабляют в соответствии с зависи мостью а - заданный масштабный коэффициент;и - показатель преломления+воды;г - расстояние, проходимое излучением в воздухе;г " расстояние, проходимое излучением в воде, при этом показатель ослаблеНия воды определяют по соотношению где ш и ш - отношения амплитуд 55 излученного и принятого сигналов на частотах Я, и Ы 2; с - скорость света в воде,Тираж 522 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 аказ роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,