Способ измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению степени неоднородности прозрачных сред с помощью излучения. Цель изобретения - упрощение способа и повышение его помехозащищенности. Способ измерения структурной характеристики показателя преломпения заключается в локации тел, находя щихся за слоем случайно-неоднородной среды и определении отношения средних интенсивностей рассеянного излучения, измеренных двумя приемниками, имеющими определенные размеры и находящимися в определенных точках вблизи источника излучения. Структурная характеристика показателя преломпения рассчитывается из измеренной величины усиления обратного рассеяния. Способ основан на использовании зависиусиления обратного рассеяния от величины структурной характеристики показателя преломления при прочих равных условиях и на практической независимости результатов измерений усиления обратного рассеяния, полученных по предлагаемому способу, от вида поверхности естественных рассеивателей и естественных смещений измерительного устройства. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU 1326961

А1 (5D 4 С 01 N 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4000918/31-25 (22) 30.12.85 (46) 30.07.87. Бюл. У 28 (71) Институт физики атмосферы

АН СССР (72) А.С.Гурвич и С.С.Кашкаров (53) 535.24 (088.8) (56) Гурвич А.С. и Кашкаров С.С.

К вопросу об усилении рассеяния в турбулентной среде. Известия ВУЗОВ.

Радиофизика, 1977, т, 20, У 5, с. 794-?96.

Миронов В.ll. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск, Наука (Сибирское отделение), 1981, с. 201-219. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению степени неоднородности прозрачных сред с помощью излучения.

Цель изобретения — упрощение способа и повышение его помехозащищенности.

Способ измерения структурной характеристики показателя преломления заключается в локации тел, находящихся за слоем случайно-неоднородной среды и определении отношения средних интенсивностей рассеянного излучения, измеренных двумя приемниками, имеющими определенные размеры и находящимися в определенных точках вблизи источника излучения. Структурная характеристика показателя преломления рассчитывается из измеренной величины усиления обратного рассеяния. Способ основан на использовании зависимости усиления обратного рассеяния от величины структурной характеристики показателя преломления при прочих равных условиях и на практической независимости результатов измерений усиления обратного рассеяния, полученных по предлагаемому способу, от вида поверхности естественных рассеивателей и естественных смещений измерительного устройства. 1 ил.

N = 1+/ 2, 1

132696

Изобретение относится к измерительной технике, н частности к исследованию или анализу материалов с помощью излучения, и может быть исполь—

5 зовано в метеорологии, гидрологии, исследованиях ионосферы и других случайно-неоднородных сред.

Целью изобретения является упрощение способа и повьппение его помехо- 1П защищенности путем проведения дистанционных измерений структурной характе— ристики показателя преломления при помощи передвижных и подвижных устройств, не требующих жесткой прост-ранственной фиксации и предварительного оборудования измерительной трассы специальными отражателями.

На чертеже представлена схема взаимного расположения источника излучения, рассеивателя и приемников рассеянного излучения.

Устроистно, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, содержит источник 1 расходящегося сне- ?5 тового пучка 2, зондирующего исследуемый слой 3 атмосферы, диффузный отражатель 4. При наличии неоднородностей в слое 3 возникает область пространства 5, в которой наблюдает в 1п ся усиление интенсивности рассеянного излучения, область пространства 6, в которой наблюдается ослабление средней интенсивности рассеянного излучения, в область 7, в которой средняя интенсивность рассеянного из— лучения не зависит от наличия неод— нородностей в среде.

Рассеянное излучение регистрируется приемниками 8 и 9, расположенны- 1< ми в плоскости 10, перпендикулярной

-оси зондирующего светового пучка и проходящей через точку.

Способ осуществляют следующим образом. 45

Световым пучком 2, расходящимся от источника 1, освещают диффузный отражатель 4, находящийся за исследуемым слоем 3 атмосферы. Одновременно при помощи фотоприемников 8 и 9 измеряют интенсивность рассеянного излучения Х и I соответственно н двух

1 1 точках пространства, оцна из которых оптически совмещена с источником 1,, а вторая находится в области 7 на расстоянии 11 от источника, превьппающем

Радиус автокорреляции (зондирующего излучения, затем определяют среднее значение интенсивностей в этих точ1

2 ках за время измерений и расчитывают структурную характеристику показателя преломпения атмосферы С„ по формуле

rl

С =0236- — — — <(— ) 1 1 1/с и I Lí Ф

1 где 1 — длина волн11 зондирующего излучения;

L — расстояние от источника излучения до диффузного отражателя.

При измерениях величина коэффициента отражения от диффузного отражателя не влияет на значение С .и дои статочна, чтобы освещаемый участок поверхности 4 всегда находился в поле зрения приемников 8 и 9, что повышает помехоза1цищенность. В качестве диффузного отражателя может использоваться любая естественная рассеивающая свет поверхность.

В основе способа лежит эффект усиления интенсивности рассеянного .обратного излучения, который возникает н области 5 вблизи источника 1 из-за того, что попавшее в эту область рассеянное излучение по пути от рассеивателя 4 обратно .к источнику 1 проходит те же самь..е неоднородности среды, которые оно прошло по пути от источника 1 к рассеивателю 4.

Из-за двукратного прохождения одних и тех же неоднородностей среды средняя интенсивность определяется вторым статистическим моментом интенсивности излучения, падающего на рассеиватель. !

1ри этом величина усиления N средней интенсивнЬсти определяется форму †лой где Д2= (I > (I„) — 1 — относительная

-2 дисперсия флуктуаций интенсивности излучения, прошедше:.-о от точки 1 через среду 3 и падающего на рассеиватель;

I — интенсивнос" ü излучения, naIl дающего на рассеинатель, (... ) угло-. вые скобки означают усреднение по ансамблю реализаций случайно-неоднородной среды.

Величина р2 зависит от протяженности I. неоднородной среды 3 и от степени неоднородности показателя преломления среды 3, которая характеризует1326961 фг = 0,496Сг . К I

7 б <0 5 Я 3

Составитель С.Голубев

Техред И.Попович

Редактор Ю.Середа

Корректор В. Бутяга

Заказ 3274/38 Тираж 776

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся структурной характеристикой С „.

В частности, если ргс 0,8 и среда 3 статистически однородна ((const), то имеет место соотношение где К = 2й 4, которое позволяет оп— ределить С .

tl

Если диаметр d входной диафрагмы приемников 8 и 9 не превышает величины 0,1 р, то точность измерения С„ не хуже 10Х.

Формула изобретения

Способ измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, включающий зондирование 20 атмосферы расходящимся пучком излу— чения с длиной волны и регистрацию интенсивности излучения отраженного от удаленного на известное расстояние

L от источника зондирующего излучения отражателя, в заданном интервале времени, по которой судят о величине структурной характеристики показателя преломления атмосферы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения его помехозащищенности, регистрацию осуществляют от диффузного отражателя в двух точках, одна из которых оптически совмещена с источником зондирующего излучения, а другая находится в плоскости, перпендикулярной направлению зондирующего излучения, и удалена от источника излучения на расстояние Р, удовлетворяющее соотношению р;, p, где p — радиус автокорреляции интенсивности зондирующего излучения в плоскости диффузного отражателя, перпендикулярной зондирующему лучу, по результатам регистрации определяют средние интенсивности света

Е, и Т для указанных точек, а структурную характеристику показателя преломления атмосферы С „ определяют по формуле