Способ определения структурной характеристики показателя преломления атмосферы

,метеорологии и может быть использовано для измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, Цель изобретения - повышение точности измерений и увеличение диа" паэона длин исследуемых трасс. Исследуемую трассу зондируют лазерным излучением, прошедшее излучение фоку,сируют, выделяют из него два потока излучения, которые пропускают через маски с линейноиэменяющимся светопропусканием в одном направлении и постоянным - в другом. Маски повернутыо друг относительно друга на 90Регистрируя несколько раз величины основного и выделенных световых потоков, вычисляют значение дисперсии перемещений энергетического центра изображения источника излучения, по которой судят об искомой величине.3 ил,ская об ий,ученлый изл ае втоматизтностио лазерноанию ат. УКТУРНОИ ПРЕЛОМЛЕ области ные диаграммы, поясняющие работу усройства. иство содзлектроо 3 формиро улятора, п Устро лазер 1 2, блок для мод систему микроск еостоящуопа 5 с ми ачные эе полупро8 и 9,наторыдетекти Йотоприемн ующие уст ва 22 - 2 цифровой устроис аналого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯНИЯ АТМОСФЕРЫ(57) Изобретение относится Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для дистанционного измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы для обеспечения работы лазерных связных и дальнометрических систем.Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличения диапазона длин исследуемых трасс.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, для осуществления предлагаемого способа; на фиг2 - маска, устанавливаемая перед фотоприемниками; на фиг.3 - временержит одномодовыйптический модуляторвания напряженияриемную оптическуюю иэ объектива 4 икрофотонасадкой,ркала 6 и 7, маскиики 10 - 12, реэосилители 16 - 18.,ройства 19 - 21,4 выборки хранения,преобразователь 25,% - координата, изменяющаяся от0 до а; 50 Ц 1(х,у) ха г1(х,у) с аа ) аа л хс 1,а, ), 3 1497520 блок 26 управления, микро-ЭВМ 27, регистрирующее устройство 28.Способ осуществляют следующим образом,5Непрерывное излучение одномодового лазерамодулируется по интенсивности в электрооптическом модуляторе 2 с частотой и глубиной модуляции, задаваемыми блоком 3 формирования напряжения, Модулированное излу.чение посылается в исследуемую среду в направлении приемной части устройства. Прошедшее через среду излучение фокусируется объективом 4, фокальная 15 плоскость которого совмещена с предметной плоскостью микроскопа 5 с микрофотонасадкой, В плоскости изображения микроскопа 5 с микрофотонасадкой установлен фотоприемник 11, 20Кроме того, на оптической оси приемной оптической системы, состоящей из объектива 4 и микроскопа 5 с микрофотонасадкой, между микроскопом 5 с микрофотонасадкой и фотоприемником 11 25 расположены два полупрозрачных зеркала б и 7 под углом 45 к главной оп" тической фокальной оси, а в плоскости, образованной приемной оптической системой совместно с полупрозрачными 30 зеркалами 6 и 7, помещены маски 8 и 9, Световой поток, прошедший через маску 8, поступает на фстоприемник 10, а через маску 9 - на фото 1(рие)г ник 12, 3511 ри этом маски 8 и 9 выполнены с коэффициентом пропускання, который изменяется по линейному закону по одной координате и постоянным по дру- гой со - минимальный коэффициент пропускания;у 1градиент коэффициента пропускания маски.При этом, если микроскоп 5 с ми-,крофотонасадкой формирует изображение системы координат хоу, то маска8 имеет переменное пропускание пооси х, а маска 9 по оси у,Токи фотоприемников 10 - 121.х СООтВЕтСтВЕННО ОПРЕДЕЛЯЮТСЯследующими выражениями:)с,1(х,у,а)у-а) О,) Йх Йу,оОгде 1(х,у, С) - значение освещенности в плоскости изображения в точке с координатами (х,у) в момент времени1 с,у; у 1 сз - постоянные коэффициенты, учитывающие поглощение света в оптических элементах и квантовую эффективность фотоприемников 10-12,С выходов фотоприемников 1 О - 12 сигналы поступают на соответствующие резонаторы 13 - 15, настроенные на модуляции интенсивности излучения лазера 1. Усиленные соответствующими усилителями 16 - 18 и продетектиро-. ванные соответствующими детектирующими устройствами 19 - 21 сигналы поступают на устройства 22 - 24 выбор- ки-хранения, В моменты времени, задаваемые блоком 26 управления, значения напряжений на выходах,детектиру-. ющих устройств 19-21 запо)5 шаются в соответствующих устройствах 22 - 24 выборки-хранения. Затем эти значения напряжений преобразуются аналого-цифровым преобразователем 25 в цифровую форму и передаются в микро- ЭВИ 27, в которой осуществляется вычисление значений координат х ,у энергетического центра изображенияг дкйу1 у" )с,1(х,а а1(х,аа Вторые слагаемые в формулах имеют постоянное значение и компенсирун)тся у) у 4 хду-- ),у) йхдупрограммным способом; Через интервал времени, задаваемый программой149752 с микро-ЭВМ 27, блок 26 управления выдает импульс управления на устройства 22 - 24 выборки-хранения и х где Бложения эражения;-ф -й оме рениизлуч еличиния. ристики опреде 62= О 610"20Таким образом, предлагаемый способ определения структурной характеристики показателя преломления атмосферы по сравнению с известными способами позволяет повысить точность измереня за счет устранения погрешностей приближений метода плавных возмущений для интенсивности и более полного использования излучения лазера на приемной стороне, так как на входной диаметр приемной. оптической системы ограничений нет,Кроме того, диапазон турбулентных толщ, которые могут исследоваться, неограничен,ф о а изобрет я Способ определения структурной характеристики показателя преломленияатмосферы, включающий зондирование 40 лазерным источником излучения исследуемой трассы атмосферы и фокусирование приемной оптической системойпрошедшего через исследуемую трассуизлучения с формированием изображе ния источника излучения, по которомусудят о структурной характеристикепоказателя преломления атмосферы,о т л и ч а ю щ н й с я тем, что,с целью повышения точности измеренийи увеличения диапазона длин исследуемых трасс, при фокусировании прошедшего исследуемую трассу излучениявыделяют из него два дополнительныхсветовых потока излучения, линейноослабляют интенсивность излуЧения поплощади сечения дополнительных потоков в одном из направлений, причемуказанные направления для каждого издополнительных потоков излучения ор", (х + у"); х" + у КГ11 о 1г 1 1.Ч11-1 число циклов определения поергетического центра изоб интенсивностей потоковЗначение структурной хпоказателя преломленияляется по формуле2Сои 5,68 РЬ где 00 - диаметр приемной апертуры;Р - Фокусное расстояние приемной оптической системы, равное произведению фокусного расстояния объек тива и увеличения микроскопа с микро фотонасадкой;Ь - длина исследуемой трассы. Вычисленное значение С выдается на регистрирующее устройство 28, например электрифицированную печатающую машинку. В конкретном варианте реализацииспособа использовался лазер типаЛГ-1, работающий в одномодовомрежиме с выходной мощностью Р=1 мВт.Для уменьшения влияния фоновой засветки излучение лазера пропускалосьчерез электрооптический модулятортипа МЛ, в котором осуществля"лась модуляция интенсивности лазерного излучения по синусоидальномузакону с частотой 465 кГц. В качестве приемной оптической системы использовался объектив "Опитер",Изображение источника излучения в фокусе объектива анализировалось с помощью оптико-электронного блока.Обработка выходных сигналов оптико-электронного блока производилась с помощью специально разработанного электронного блока приемной части, вы 2числение измеряемого параметра Спроизводилось микро-ЭВМ Электроника",06процесс повторяется (Фиг. 3) .МикроЭВМ 27 вычисляет дисперсию перемещений энергетического центра изобра- жения змерительная трасса имела длм. Результат измеренийемн ы диаметр аперту оптической Сис фокусное расст ной оптической длина исследуе емы;яние приемсистемы;ой трассы. градиент ослаблени тенсивностей излуч по площади сечения тогональны между собой, регистрируют Н раз величины интенсивностей основного и дополнительных потоков излучения, а затем вычисляют значение дисперсии О перемещений энергеРтического центра изображения источника излучения по зависимости 3-1М - порядковый номер измерения величин интенсивностей потоков излучения;11,- величины интенсивностейдополнительных потоков излучения;величина интенсивности основного потока излучения,и определяют структурную характеристику показателя преломления атмосферы С по формуле497520 е дактор Ю.Сере е рректо НИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5