Устройство для измерения структурной

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Зависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 28.Ч.1971 ( 1664763/18-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 14,Ч 1.1973. Бюллетень26Дата опубликования описания 31.1.1974 М, Кл, б 01 п 21/466 01 тч 1/00 Государственный комитет Совета Министров СССР но делом изобретений и открытийУДК 535.321,9(088.8) Авторыизобретения М. А. Воробьев, А. С. Гурвич и И. А. Старобинец Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ АТМОСФЕРЫоуХ Изобретение относится к области атмосферной оптики и может быть использовано для измерения оптических характеристик атмосферы.Известные устройства для измерения структурной характеристики показателя преломле ния атмосферы, содержащие источник и приемник излучения, диафрагму, опчическую систему и блок регистрации световых потоков, пропущенных через атмосферу, не обеопечивают возможности измерения искомого, параметра в 10 условиях турбулентной оптически неоднородной атмосфе,ры.Для измерения искомого параметра в оптически неоднородной атмосфере в предлагаемом устройстве диафрагма,раамекцена в фо б кальной плоскости оптической системы на его тлавной оптичеоюй оси и выполнена в виде щели, ширина которой в 2 - 3 раза меньше диаметра кружка Эйри оптической системы, а длина - по меньшей мере в 3 раза больше 20 максимально возможного эффективното диаметра средней дифракционной картинны в фокальной плоскости оптической фокусирующей системы.На фиг.,1 локазано описываемое уотройство 25 в состоянии, позволяютцем проводить измерение средней освещенности в фокусе оптической фокусирующей системы; на фиг. 2 - то же, в состоянии, позволяющем проводить измерение полного потока лазерного излучения. 30 Излучение от источника света, например газового лазера 1, расширяется и коллимируется телескопической системой 2. После прохождения турбулентной трассы длиной 1., на которой2 измеряется структурная характеристика С воздуха, лазерное излучение попадает на приемную фокусирующую линзу 3, абберации которой сведены до минимума и кружок рассеяния близок к дифракционному. Лазерный пучок много шире диаметра Д приемной линзы. В свою очередь диаметр линзы 3 выбирается из условия где Х - длина волны лазерного излучоппя, В силу нарушения когерентности лазерного излучения в условиях распространения его в турбулентной атмосфере дпфракционная картина в фокальной плоскости линзы сильно размывается по,сравнению с невозмущенной.В фокальной плоскости линзы вертикально размещена щель 4. Ширина ее д меньше дифракционного размера невозмущенной турбулентностью картины, длина - намного больше эффективной ширины размытой турбулентностью дифракционной картины.При положении системы плоских зеркал 5 - 8 на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 9 попадает световой поток, пропущенный щелью 4. Сигнал ФЭУ осредняется с помощьюЙС-цепи 10, 11, постоянная времени которой равна 20 сек, и регистрируется на ленте само,писца 12, По истечении одной минуты с начала регистрации светового потока через щель зеркала 5 и 8 переводят, например, при помощи кулачкового механизма из положения, изображенного на фиг. 1, в положение, изображенное на фиг. 2. Одновременно в ЯС-цепи 10, 11 переключается электрическая емкость 10 на меньшую, так что постоянная,времени ЯС-цепи в положении ирибора, изображенном па фиг. 2, равна 3 сек. В эзом положении прибора поток лазерного излучения, пропущенный линзой 8 и большс никакимп элементамн оптической схемы недиафрагмируемый, направляется системой зеркал 5 - 8 на ФЭУ 9, сигнал которого после осреднения также регистрируется на самописце 12.При установке система юстируется таким образом, что оптическая ось лазерного пучка, сформированного телескопической системой 2, оптическая ось линзы 8 и середина щелки 4 совпадают. Правильную установку щели контролируют микроамперметром 18 по максимуму тока ФЭУ 9. Вертикальное расположение щели 4 позволяет работать независимо от изменений вертикальной рефлекцни света при изменении стр атификации воздуха.ФЭУ 9 работает в линейной части световой характеристики. Нейтральный светофильтр 14 ослабляет полный поток для того, чтобы полный поток измерять в том же режиме ФЭУ 9, что и поток через щель 4. Интерференционный светофильтр 15 и корпус 1 б приемника защищают ФЭУ 9 от фоновой засветки. Самописец 12 включается в режиме логарифмирования входного сигнала, Разность отсчетов на ленте самописца 12 при переключении прибора от полного потока к потоку через щель 4 пропорциональна логарифму отношения средних по времени значений освещенности в центре дифракционной картины и полного потока через линзу 8.Использование измеряемых потоков и заданный режим работы прибора позволяют избавиться от влияния нестабильности излучения источника света и изменения прозрачности атмосфсрьь Как показывает основанный па теории распространения света в турбулентной атмосфере расчет, отношение Л среднего светового потока через щель к полному потоку через линзу, выраженное в децибеллах, 5 равноЛ=201 д( 1 ( ехр- 2,92 С, ЕКЮ ха (кЛР /.1 о До М 1 агссов х - х 11 - х хдх,2 кГде К= - , 1 - фокусное расстояние линзы д,ЛТ - прозрачность светофиль гра 14,15 Интеграл, стоящий в правоц части, вычислястся на электронной вьгчнслительной маши 2не, как функция аргумента С,У. при фиксированных для установки параметрах К и Д. Порезультатам расчета строят номограмму для20определения значения С на которой по од 2/2 ЮЛной оси отложено значение 1 = 2 О 10кЛРТ),2а но другой СХ. Номограмма таким образомуниверсальна для расчета С для любыхдлин трасс при фиксированных для приборапараметрах Р, д, Р, Т.Предмет изобретенияЗОУстройство для измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, содержащее источник и приемник излучения, размещенные на концах измерительной 35 базы, диафрагму, оптическую фокусирующуюсистему и блок регистрации среднего по времени светового потока, отличающееся тем, что, с целью измерения искомого параметра в оптически неоднородной атмосфере, диафрагма 40 размещена в фокальной плоскости оптическойсистемы на его главной оптической оси и вы; полнена в виде щели, ширина которой в 2 - 3 раза меньше диаметра кружка Эйри оптической системы, а длина - по меньшей мере в 45 3 раза больше максимально возможного эффективного диаметра средней дифракционной картины в фокальной плоокости оптической фокусирующей системы.386325 Составитель С. НепомнящаяС. Подольская Техред Л. Богданова Корректор А. Дзесова Реда ПСССР Тираж 755 Совета Министр открытий набд, 4/5Изд. М 1887ударственного комитетапо делам изобретений иМосква, Ж, Раушская сное аказ 8618/2ЦНИ Типография, пр. Сапунова