415489

О П И С А Н И Е,4 В 489ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советсктез Соцмалмстических Республикое от авт, свидетельстваЗав М. Кл. С 01 с 3/О Заявлено 28.111.1972 ( 1764533/18-10) присоединением заявкиПриоритет Гасударственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытийДК 528,517(088.8) убликовано 15.1.1974. Бюллетень6та опубликования описания 10.И 1,1974 Авторы зобретвния Павло М. Захаров, О. К. Костко, А. И. В. Е. Рокотярман Заявитель аэрологическая обсерватория т ал МЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХНЕРОВНОСТЕЙ ВОДНОЙ И ДРУГИПОВЕРХНОСТЕЙ СПОСОБРАКТЕРИСТИ ния точности радиуса деистви мерения с движущихся обьек Изобретение предназначено для инструментального определения профилей поверхностей и может быть использовано в метеорологии, геодезии и геофизике.Известно использование аэрофотосъемки для дистанционного определения геометрических характеристик подстилающих поверхностей, применяются также лазеры с непрерывным излучением, модулированным высокочастотным сигналом. Измерение сдвига фаз модулированного сигнала соответствует изменению формы исследуемой поверхности.Однако аэрофотосъемку можно проводить только в светлое время суток, а расшифровка аэрофотоснимков требует значительных затрат времени.Измерение с помощью лазера с непрерывным излучением связаны с необходимостью строго фиксировать в момент измерения расстояние до исследуемой поверхности, что затрудняет установку приборов на движущихся объектах, которые подвергаются действию возмущающих факторов, например ца самолетах и ца искусственных спутниках Земли, Кроме того, малая монность современных лазеров с непрерывным излучением ограничивает радиус действия прибора цесколькцми сотнями метров.Для увеличенадежности из тов, а также устранения зависимости измерений от времени суток предлагается способ, по которому исследуемую поверхность облучают зондирующими световыми импульсами наносе кундной длительности с шириной пучка, соизмеримой с размерами измеряемых неровностей, сопоставляют ширину отраженного от поверхности импульса с шириной зондирующего, в зависимости от угла зондирования, по уве личению длительности отраженного импульсаопределяют высоту илц длину неровностей исследуемой поверхности.На фиг. 1 изображена блок-схема лазерногоустройства для осуществления описываемого 15 способа; на фцг. 2 - ход лучей прц отраженииих от зондируемой поверхности (нормальное к поверхности падение лучей); на фиг. 3 - ход лучей при наклонном падении пучка на поверхность; на фцг. 4 - схематизированные ос циллограммы импульсов, отраженных от поверхности моря прц различных бальцостях волнения.Оптический квантовый генератор 1 (фцг, 1)излучает колоколообразный импульс, напри мер, длцтельцостгцо т=30 цсек и мощностьюРМВт. Зтог импульс попадает па расщепцтель луча 2 и часть его прц помощи фотоэлектронного умцожцтеля 3 запускает регистрирующую аппаратуру 4, Прц этом запцсыва ется форма пада 1 ощего импульса. Луч, про.шедший расщепитель, отражается от зондируемой поверхности 5, а затем попадает на входную оптику 6 приемной части. Сигнал, продетектированный фотоумножителем, усиливается усилителем 7, а затем поступает на регистрирующую аппаратуру 4.Для определения высоты неоднородностей (волн) зондирующий луч направляют нормально к поверхности. Расхождение пучка подбирают так, чтобы диаметр пятна, освещающего поверхность, захватывал не менее одной волны. На осциллограмме записывают формы излученного и отраженного сигналов и определяют уширение принятого сигнала по сравнению с падающим из-за различия оптических путей для лучей, отраженных от впадины 8 волны от гребня 9 (фиг. 2).Высота волны измеряемой неровности равна половине измеренного уширения отраженного импульса:: - (Ь, - Ь),2 где: Ь - высота волны (расстоянне от гребня до впадины);Ь - ширина отраженного импульса;Ь - ширина зондирующего импульса.Для определения длины волны производят сканирование зондирующего пучка. Расхождение пучка подбирают так, чтобы диаметр освещенного пятна захватывал не менее двух волн. При падении на поверхность наклонного пучка (угол наклона, например, 45), разность хода лучей и уширение импульса определяют и от соседних волн. Отражающие площадки 10 - 12 показаны на фиг. 3. При значении угла наклона 0)0,р, уширение отраженного импульса связано с разностью хода, набегающего при отражении лучей от соседних волн. Для определения О,р, производят сканирование пучка от нормального до скользящего падения и определяют зависимость величины уширения (Ь - Ь) от угла падения О. Значение О, соответствующее минимуму кривой есть Ор,. Длина волны 1, определяется по формуле:5 Е = - (Ь, - Ь) з 1 п 6,15где О)0;р, - угол падения пучка.В предлагаемом способе все вычисления ограничиваются сравнением формы импульсов 10 и не требуют строгой фиксации расстояния отприбора до поверхности.Способ опробован в натурных условиях, Сборта самолета производилось зондирование морской поверхности с высоты 1 - 2 км при 15 различных погодных условиях. В качествепримера осуществления способа приводятся осциллограммы, полученные при полетах над морем (фиг. 4),Отраженный импульс 13 получен при зонди ровании морской поверхности прои отсутствииволнения, импульс 14 - волнение до 2-х баллов, импульс 15 - волнение три балла.Предмет изобретения 25 Способ измерения геометрических характеристик неровностей водной и других поверхностей путем посылки зондирующих световых сигналов на исследуемую поверхность и сравнения фазы отраженного от поверхности зон дирующего светового сигнала с фазой излучаемого зондирующего сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности, радиусадействия, надежности измеренийс движущихся объектов, на исследуемую поверх ность посылают зондирующие световые импульсы наносекундной длительности с шириной пучка, соизмеримой с размерами измеряемых неровностей, сопоставляют ширину отраженного от поверхности импульса с шири ной зондирующего и, в зависимости от углазондирования, по увеличению длительности отраженного импульса определяют высоту или длину неровностей исследуемой поверхности.ставитель П. Лазан ехрсд Т, Ускова ПодписноР 274 Т ого комитета Сове изобретений и откр 35, Раушская наб. каз 412 Цпография, пр, Сапунова, 2 елактор И. Шуби Изд. М 1 Государствен по делам Москва, Ж