Способ определения профиля параметров атмосферы Советский патент 1983 года по МПК G01W1/00 

-г : Изобретение относится, к атмосферЩой. оптике и может быть использова-цо в геофизике, астрономии при иссле Довании турбулентных характерист1{К атмосферы. .Известен способ определения атмос фарной рефракции, заключающийся в Том, что в атмосферу посылают ев егов;ой поток на двух длинах воли и по углу Д г меящу. касательны.ми, гфоведен НЫ14И в точках приема,,-лучей к траектории световых кривых, судят о величине рефракции г в соотватствии с со о;тношением , где К - численн й коэффИ1т,иент .цляприМен;Г--:мьх. дпип врлн 1. Известный способ применяется для работы на горизонтальных приземн)ах т эассгчх и совершенно непригодея дчл наклонных трасс. Способ не понволяет измерять профиль угла рефракцгги вдоль rpsoCf распогтожеппых гюц углс)м к земной : 1О)з цркиоСГИ , Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо является способ опреде п.-граметров атмосферы путем посылки в о.гмосферу светового импульса npHet/ia р,ь1ссе,чнного в обратном направ лении излучения и преобразования его в электрический сигнал, причем путем последовательного выбора . отдельннлх . участков трассы определяют распределение коэфф1П1,иента ослабления излучения вдоль всей трассы зондирования 2 Известный способ также не поэволяет.определять профиль угла рефракции вдоль трасс, расположенных под углом кземной повархности, ; Целью изобретения является обеспечение возможности определения профиля угла рефракции вдоль трасс с любым наклоном к поверхности земли. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения лрофйля параметров атмосферы путем посылки в атмосферу светового импульса формируют изображение сечения объема пространства, заполненного световым импульсом,И осуи ествляют слежение за центром тяжести изображения сечения объема пространства с одновременным измерением координат центра тяжести изображения относительно отсчета. На фиг.,1 приведена блок-схема. устройства, реализугацего предлага,е- мый способ; на фиг. 2 - профиль угла рефракции вдоль трассы зондирования. Световой импульс излучателя 1 формируется оптической системой 2 и нап.-рЗЕВляется в атмосферу. Оптическая система приемника 3.формирует в плоскости анализатора 4 изображение сечения объема, образованного световым импульсом ОРИ распространении его в .атмосфере. Анализатор 4 осуществляет .слежение за перемещением изображения сечения объема, образованнрго световым импульсом, в поле зрения оптической приемной системы, приемника 3 и формирует сигнал, поступающий в блок 5 управления анализатора. В блоке 5 управления формируются сигналы U, Uy, пропорциональные координатам центра тяжести изображения относительно .II отс.шта, Эти сигЕ1алы поступают в 6 вычисления. Из-за переноса ве.гром неоднородЕЮСтей воздуха световой импульс распространяется по сложной траектории, и углы рефракции различны на участках трассы О - L4,. Для того, чтобы определить профиль il-Jia рефракции, трасса делится на участки О . L., , Lj,-L, ,.,. , ., j-Ь длиной Iij-j, число которых опре,п,оляет в личину пространственного разрешения при измерении профиля .yijia рефракции. На фиг.2 а прямая О - Ъ обо начает направление зондирования, а прямые , , А-L 2/ . / и-- и проекции центра сечения объема, занятого световым импульром на направление зондирования в точках L , L, , . . , Ly,. -Величина сигнала, например , на выходе блока управлезния анализатора пропорциональна значениям этих проекций, а также пропорциональна угловому отклонению % центра тяжести изображения сечения объема пространства от оси зондирования. Угловые отклонения по осям X и У вычисляют в блоке вычисления по формулам ,,-Mv, - угловые отклонения от направления зондирования;и.| - сигналы на выходе блока управления; F - фокусное расстояние приемной опт-ической систе- мы;коэффициенты, определя емые при калибровке. Таким образом, по измеренным сигнал ам, и, и,,, в точках , L.,. . . , Lj, можно вычислить угловые отклонения центра тяжести изображения сечения объема от оси зондирования или угол рефракции, проинтегрированный на участках трассы О-L , О-L, О-L,. . . , О-Lj,. Профиль этого угла вдоль трасw-xjy t- и ичил з AW-LW .сы Ly, представляет собой конкретную реализацию случайного процесса и приведен на фиг, 2 б. Чтобы определить изменение углов рефракции Щ , (р,2,тт., на участках Трассы О-L, ,,,., , Lj,-L,нepбxor димо вычислить через измеренные углы Ти рефракции в точках Ъц , Ъ,,, Е,,. Используя проекции A-fLi, г« . г (фиг. 2а) , легко показать, что угол можно по формуле

fv,,rH-tVi-i)Tn-i. Эта вычислительная операция легко может быть осуществлена в блоке вычисления.

Выбор точки отсчета, относительно которой отслеживают и измеряют координаты центра тяжести изображения сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, определяется конк(етной схемой измерений. В случае, когда оптические оси передатчика и приемника совмещены, точкой отсчета служит геометрический центр плоскости анализатора, лежащий на оптической оси, и углы f определяются по смещению центра тяжести изображения от этой оси.

iJa случае, когда передатчик и приемник разнесены и их оптические оси

пересекаются, точкой отсчета служит реперный сигнал., на который не оказывает влияние, атмосфера. Он может формироваться оптическим способом, при этом световой блик репера должен двигаться в плоскости анализатора вместе с изображением сечения объема, занятого световым импульсом,, При этом угловые отклонения определяются по смещению центра тяжести изображения относительно блика репера .

Предлагаемый способ.позволяет измерять профиль угла рефракции вдоль трасс с любым наклоном к поверхнос жи з.емли.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит измерять в реальном масштабе времени распростI ранения одиночного светового импульса профиль угла рефракции вдоль любой наклонной трассы без внесения измерительными средствами Каких-либо возмущений в состояние атмосферы. &

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ пут«М ПОСЫЛКИ в атмосферу светового импульса, о тличающийся тем, что, с цел- ю обеспечения возможности определения профиля угла рефракции вдоль трасс с любым наклоном к поверхности земли, формируют изображение сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, и осуществляют слеженче .за центром тяжести изображения сечения объема пространства с одновременным измерецием координат центра тяжести изображения относительно точки отсчета.