Способ локационного измерения оптических параметров прозрачных сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 G 01 N 21 4!

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4022440/24-25 (22) 16.01.86 (46) 30.09.87. Бюл. 36 (75) А.В. Белинский (53) 535.024(088.8) (56) Трохан А.М. Гидрофизические измерения. М.: Изд. стандартов, 1981, с. 122-126.

Захаров В.М., Костко О.К. Метеорологическая лазерная локализация.

Л.: Гидрометеоиздат, 1977, с. 147148. (54) СПОСОБ ЛОКАЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД .(57) Изобретение относится к оптическим способам исследования материалов и веществ. Цель изобретения — упрощение способа и повышение его помехозащищенности. Зондирующее излучение непрерывно и гармонически модулируется. Мощность принимаемого обратнорассеянного излучения ослабляют по закону 1 (к) = М/ ) - -, где М—

" h(Q), где и — . Я круговая частота модуляции. Далее находят обратное преобразование Фурье (/)

j6д(п3 от функции Г(й)е, по которому и определяют оптические параметры среды. 1 ил.

1 1341554 2

Изобретение относится к исследованиям материалов и веществ оптичес— кими методами и может быть использовано для дистанционного измерения оп5 тических параметров прозрачных сред, например показателей рассеяния и ослабления излучаемой средой, Целью изобретения является упрощение способа измерения оптических параметров сред и повышение его помехозаи1ищенности.

30 где

A(t„)

G(z) У(),z)

n (л7

"ехр -2 F(z)dz (2) 50 импульсная передаточная функция, характеризующая оптические параметры среды, причем воздушную прослойку можно считать частью неоднородной среды, Р,(t) — поток зондирующего излучения, с — скорость света, величины б (к), (у,), E;(к) представляют собой профили соответствующих параметров вдоль трассы зондирования," t — время, На чертеже приведена функциональная. схема аппаратурной реализации

15 предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 непрерывного излучения, модулятор 2, объектив 3, полупрозрачную пластину 4, диафрагму с малым отверстием 5, 20 . установленную в фокальную плоскость объектива б, который формирует изображение границы 7 раздела воздух— исследуемая среда 8 через объектив 9 на приемник 10 излучения, измеритель 1! разности фаз, вычислительное устройство 12, измеритель !3 амплитуды испускаемого излучения, устройство 14 ввода плавных изменений частоты модуляции.

При исследовании среды с помощью этого устройства в оптическом тракте достигается ослабление мощности принимаемого потока излучения по закону (z ) = Б !и -т с Где я — телес— о ный угол поля приемопередающей системы, Я вЂ” площадь входного зрачка объектива 6, n(z) — профиль показателя преломления среды, z — расстоя40 ние, проходимое излучением н среде.

При этом поток принимаемого однократно рассеянного излучения равен

0) Са

8 g Fî,(t -"., )A(-C; „)dt, ( о переменная интегрирования, а z определяется из уравнения

Ф(z(t ) = С и fzД)) (3)

Если зондйрующий поток F,(t) гармонически промодулирован и имеет амплитуду F,, то поток принимаемого излучения также гармонически изменяется но времени с той же частотой и амплитудой о 8 (4) где Л(0) — Фурье-образ функции A(t,), а разность фаз между принимаемым и излучаемым потоками равна q (й) = Агц(А(й)3, (s) т.е. аргументу комплексной функции

A(n) .

Изменение частоты модуляции потока

Р производится при помощи управляющего модулятором 2 устройства 14 ввода плавных изменений частоты модуляции, сигнал с которого, характеризующий текущую частоту й, подается на вычислительное устройство 12. Измеритель 11 регистрирует амплитуду Р(й) и разность фаз h(p(A), которые также передаются в вычислительное устройство 12. Кроме этого, туда поступает информация об амплитуде F с измерителя 13. Вычислительное устройство 12 после изменения л. во всем интервале частот

0 Ag аzn(z)/2))с осуществляет обратное преобразование Фурье от F(a}e

i 6(!Й) результатом которого является функция

F, caA(t)8i. После деления ее на измеренную величину F и известный сомножитель со/8. получаем искомую функцию A(t ).

Измерения более предпочтительно вести для слоистых сред, где устранение неоднозначности траектории зондирования достигается выбором направ-. ления зондирования по нормали к поверхностям слоев.

Повышение помехозащищенности в предлагаемом способе по сравнению с импульсным методом достигается за счет того, что F(p) и )),су(й) связаны между собой преобразованием Гильберта. Таким образом, получаемая в результате измерений го предлагаемому способу избыточная информация может быть использована для снижения влияния шумов на точность измерений по специальному алгоритму, реализуемому

Формула изобретения

Составитель С. Голубев

Редактор Э. Слиган Техред И.Попович Корректор А.Ильин

Заказ 4430/48, Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13415 вычислительным устройством 12 и определяемому в соответствии с конкретной ситуацией измерений в зависимости от наличия и свойств тех или иных шумов. 5

Способ локационного измерения оптических параметров прозрачных сред, 10 включающий формирование зондирующего излучения, направление его на среду, прием обратно рассеянного излучения, определение импульсной передаточной функции среды, по которой судят об 15 оптических параметрах, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения его помехозащищенности, формируют непрерывное зондирующее излучение, гармонически 20 промодулированное по интенсивности с круговой частотой й, при этом изменяют частоту модуляции A от нуля до

54 4

6zn(z)/2пс, где ьк — требуемое пространственное разрешение, с — скорость света в воздухе; n(z) — известный профиль показателя преломления вдоль направления зондирования, при приеме обратно рассеянного излучения ослабляют его мощность по закону

" = jJ.-т.т) где M — - масштабный коэффициент;

z — расстояние, проходимое излучением в среде, затем измеряют поток F(a) принимаемого излучения и разность фаз dg (Й) принймаемого и излучаемого по-.. токов, в интервале изменения частоты модуляции, а импульсную передаточную функцию A(t) определяют из соотношения bzn(z)/2 с, ("Р(а)+а 1 ар, 11 а где t — время; — мнимая единица.