Способ определения угла рефракции и устройство для его осуществления

(51)5 С 01 М 1/00 ИЯ Н АВТОРСНО СВИДЕТЕЛЬСТ еский тех А.Соколов убев А,Н- Геодезиятрументальныефрактометрии. УГЛА РЕФРАКО ОСУЩЕСТВЛЕ НИЯ с- по 1 зобрете рактомет хе- поано для опр ат объектов соба. Угол рефракцив виде суммы ста ожно представи го и нестабиль ь составо го члено кции, определяыми компонентами гол реф табильн где ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕ(46) 23.02,90 Вюл, Р 7 (71) Иосковский электро инстут связи (72) А,П,Жилинский и Е (53) 535.322,4(088,8) (56) Прилепин 11.Т Гол Итоги науки и техники..и аэросъемка, т.15. Инс методы геодезической ре М. ВИНИТИ, 1979, с. 22 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГ(57) Изобретение относится к рефрактометрии и может быть использованодля определения угловых координатобъектов в средах с меняющимся сотавом. Целью изобретения являетсявышение точности измерений угла рефракции за счет учета нестабильностисостава среды, Среду с нестабильным.:составом зондируют электромагнитнымиволнами на и разных частотах, И из"лучений из которых модулируют по длие относится к областиии и может быть использоделения угловых коорди-в средах с меняющимся Цель изобретения - повышение тоости измерений угла рефракции за чет учета нестабильности состава реды,не волны. При этом длины волн излучения Л.,(д=2,рН, Н - число учитываемых нестабильных компонент среды) выбирают в области нормальной дисперсии вблизи линии поглощения -го нестабильного компонента среды, а п=2, при И=1.и п=М при И р 1, Прошедшее уерез среду излучение расщепляют на п пучков, в каждом из которых отфильтровывают излучение с соответствующей длиной волны Л, и измеряют дисперсионные вариации угла рефракции на каждой длине волны возникающие из-за модуляции несущей частоты. По измеренным значениям вариаций угла рефракции и известным вы" ):) ражениям дисперсионного коэффициента вычисляют угол рефракции, обусловлен- Я ный нестабильными компонентами среды, По дисперсионной разности углов ре- С, фракции излучений на двух выбранных длинах волн вычисляют угол рефракции, Б обусловленный стабильными компонентами среды, и корректируют его величину значением угла рефракции, обусловленным нестабильными компонентами среды. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.)ав 6 На чертеже представлена блокма устройства для осуществленияИс- угол рефракции, определяемыйнестабильными (изменяющимисяв процессе измерения) компо-нентами среды.Стабильную составляющую угла ре 5фракции о,можно определить известнымдисперсионным способом, используясоотношение 10 оо 0 1 оо с(2) где К - дисперсионный коэффициент,конкретное значение которогоопределяется стабильнымикомпонентами среды, в которой распространяются излучения на заданных длинах волнАЛ 2дно- дисперсионная разность углов ,)рефракции на длинах волниДля определения нестабильной составляющей угла рефракции сс модулируют одну из длин волн излучения, например Л по гармоническому закону;деляются, главным образом, вариациями нестабильной составляющей, т.е. Й нс2 =СЫнг=---- Л,ЙЛ 1Используя известное вьражение дисперсионного коэффициента для конкретного нестабильного компонента среды Е,( Л 1 ) по величине ДЫнс . можно определить нестабильную составляющую угла резракци онс=( Л 1 ) дорис (6)При этом полный угол рефракции в соответствии с (1) и 6) определяется из соотношения1 о о( " ) 1 нс При наличии в среде И ) 1 нестабильных компонент полнь угол рефракции, учитывающии стабильные и нестабильные составляющие, можно в соответствии сопределить из соотноше- ниягде Л - несмещенная длина волны изЗОлучения источника,Л 1 ИЯ- амплитуда и частота модуляции,с - текущее время,., - начальная фаза,35Лмплитуду модуляции Л выбираютиз условиясУЛ, ( 2 Л(с д Л, (4)40Где д Л ширина линии излучения источника,2 Л- ширина полосы модуляции излучения,ДЛ - смещение линии излучения от носительно центра линии поглощения нестабильного компонента,Длина волны излучения Лвыбирается для учитываемого нестабильного 50компонента среды в области нормальнойдисперсии, но вблизи линии поглощениятак, чтобы выполнялось соотношениеФН "При выполнени условия (5) вариацьнугла рефракции ай= 2 д М / с ЛЛопре" где . - индекс учитываемого нестабильного компонента среды на длиневолнь излучения Л Г, Л,) и дансдисперсионный козААициент и вариацииугла рефракции для .-го нестабильного компонента среды,Б этом случае прошедшее через среду излучение расщепляют на М пучков,выделяют с помощью фильтров излучения.с длинами волн Л, Л,определяют на каждой длине волны вариации угла рефракции Дс ,При этом1стабильная составляющая угла рефракции Ы может быть определена по дисоперсионной разности углов рефракциина выбранных длинах волн Л, ио о113 е Устройство для реализации способа содержит излучатель 1, приемнь объектив 2, компенсатор 3, фазовый модулятор 4, блок 5 пространственно-частотных фильтров, приемный блок б,блокперестройки излучателя по длинам волн, блок 8 модуляции излучателя, блок 9 исполнительных элементов, блок 10 управления компенсатором.Устройство работает следующим образом.51545Световой пучок из излучателя 1 навыбранных и длинах волн проходит через среду, собирается приемным объективом 2 и проходит через компенсатор 3,предназначенный для компенсации дисперсионной разности углов рефракциина выбранных длинах волн, Далее излучение проходит через фазовыймодулятор 4, в котором дисперсионнаяразность углов рефракции преобразуется в фазовую модуляцию, и попада.ет на блок 5 пространственно-частотных фильтров, в котором происходитпространственное расщепление исходного светового лучка на и пучков и фильтрация каждого из них на длине волны31 , 1=1,п. Далее п пучков с длинами волн Л; попадают в приемныйблок 6, в котором происходит преоб Оразование световых сигналов в электрические, формируются сигналы,пропорциональные дисперсионной разностиуглов рефракции дЫ и вариациям угла рефракции на длинах волн 3; й санс; 25 для учитываемых нестабильных компонентов среды, и вычисляется угол рефракции по приведенному в способеалгоритму. Перестройка длин волн излучения для конкретных нестабильныхкомпонентов среды производится блоком 7 перестройки излучателя по длинам волн, а модуляция длин волн излучения производится блоком 8 модуляции излучателя. Установка необходимых светофильтров на выбранные длины волн излучения М; в блоке пространственно- частотных фильтров производится блоком 9 исполнительных элементов. Сигнал, пропорциональный дисперсионной разности углов рефракции дЫ подается на блок 10 управления компенсатором, который изменяет положение. компенсатора до тех пор, пока не будет скомпенсирована дисперсионная разность углов рефракции, и по величине сигнала, необходимого для полной компенсации, определяется величина ДД Вариации угла рефракции дсяс,опреде 1 ляются в приемном блоке 6 синхронным детектированием с использованием в качестве опорных. напряжений выходных напряжений блока 8 модуляции,Таким образом, по измеренным значениям дисперсионной разности углов55 рефракции й Ыопределяемой стабильными компонентами среды, и по измеренным значениям вариаций угла рефрак- и. ции Мя определяежм нестабильными з"1 81 окомпонентами среды, используя известные для конкретной среды выражения дисперсионных коэффициентов, вычисляют величину угла рефракции , в котором учтен вклад, вносимый нестабильными компонентами среды Формула и э о б р е т е н и я Способ определения угла рефракции путем излучения электромагнитныхволн на и разных частотах, пространственного разделения, частотной Фнльтрации и регистрации прошедшего черезсреду излучения, измерения дисперсионной разности углов рефракции и вычисления угла рефракции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений за счетучета нестабильности состава среды,модулируют излучение на И длинахволн, где М - число учитываемых нестабильных компонентов среды ии =2 при М = 11 Ьпри И) 1,измеряют вариации угла рефракции наИ длинах волн модулированного излучения, обусловленные нестабильнымикомпонентами среды, и корректируютпо ним угол рефракции, при этом длиныволн модулированного излученияД. (=11 И) выбирают в области нор 1мальной дисперсии сблизи линии поглощения 1.-го нестабильного компонента среды,2. Устройство для определения угларефракции, содержащее излучатель ипоследовательно оптически связанныеприемный объектив, компенсатор, фазо-.вый модулятор, блок пространственночастотных фильтров, приемный блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,введены блок перестройки излучателя по длинам волн, блок модуляцииизлучателя, блок исполнительных элементов, блок управления компенсатором,при этом первые выходы блока перестройки излучателя по длинам волнсоединены с первыми входами излучателя, а вторые выходы - с первымивходами блока исполнительных элементов, первые выходы блока модуляцииизлучателя соединены с вторымивходами излучателя, а вторые выходы - с вторыми входами приемного блока, первые выходы блока исполнительных элементов соединены с вторыми1545181 входами блока пространственно-частотных Фильтров, а вторые выходы - с третьими входами приемного блока, вход1 Составитель В,Канедактор Е,Папп Техред А.Кравчук Корректор В.Кабаций Подписное а по изобретениям и открытиямГКНТ СССР 13035, И с Производственно-издатсльскии комбин: ро - . с, -т "Патент" г.ужгорон, ул. Гагарина Заказ 489 Тираж 343ВНИИПИ Государственного коел блока управления соединЕн с выходомприемного блока, а выход - с вторымвходом компенсатора.