Способ измерения профиля границы раздела двух сред Советский патент 1984 года по МПК G01C13/00 G01C3/08 G01C17/32 

Изобретение относится к океанографическ}1м исследованиям и может быть использовано, например/для определения рельефа дна океана и глубины. Известен способ измерения профил границы раздела двух сред путем использования фазового дальномера, прсьшамщего в направлении границы раздела двух, сред излучения, непрерывно промодулированйое по амгшитулв/ГИ.: ;;, л;; „,.;. , ,:., ;,,., . :.Отраженное от границы раздела излучение прижвиается и ослабляется по мощности в соответствии с зави гим6Сть|о( С; - масштабЮй кО9фф1Ь1иент п - показатель пре Ясяляецгия воды, расстояние, прохо Д1пмЕ е излучением в воздухе, г - расстояние, проходимое излучением в аЬде, Изйёрение разности фаз поинягогО и излучаемого потоков лозволяе определить раздела двух сред По основн рму авт. св. 964512 известен способ для определения |ц офиля толкцн :Роды при сохранении достатчэчной помехозадащекности и Aa;tbHQ0TH, согласно которому излуча ют свв:тЬвойпоток одноврекюнно в видимом и инфракрасном диапазонах спектра и измеряют разностьфаз npMHfltToro излучения в обоих диапазонах при сканирозванйи зондирующего «элучения в направлении приема Сисаннрованне зондирующего излуче ния 8 направлении приёма позволяет пространственно лцдаюцее и отраженное излучение, 4 ireiM самым добиться уменьшения УР081)1Я IliyMOB.. Ц:ёяьлэсЛрет&яяя СОСТОИТ в дальнейВ1«л повышении помехозащищённости -влагрларя повьваенню уров ня поле з ного /Сигнала. :.V; - ,.- ,. ., , Поставленн1ая цель достигается тйм|:, что согласно способу узмерения границы раздела двух сред, связанном . с 11эмеу; 0нием разности фаз одновремен но ||спуска4 мых в напра влении границы раздела иэлучений в видимом и кифра KfMBiOHOM дЕшапазона х спектра, при скай|(| овайин излучения в иаправлении приема, в.йаправлеиии зондирующего иалучёния сканируемого по направлеЬи ,. дополнительно излучают K Rjigifbси излучения на частоте, превы tidMaati| ft4at bTy видимое составляющей spHnKjpyibmteita излучения на величину, обответствуюмую диапазону частот KCMiiOtf«иидабяИогр резОнаНса в вОде С йятёнсиаяостыр достаточной для получения освещенности в воде не менее 10 - 10 в«/см. HiB4ep e: изображена прннцигииаль VOM f реализации Пр|В|ПЯ1агаем0го способа. В cooTBSi ctBHH с основным изобрет нивм передатаая системы 1 направляет промодулированное по амплитуде зОндирующее излучение в видимом и инфракрасном диапазонах. Одновременно передакицая система 2 формирует мощные импульсы ст-имулирующего излучения. С помощью вращающегося зеркала 3 обеспечивается одновременное ска.нирование зондирующего излучения и импульсов стимулирующего излучения . в направлении поля приема, заданного приемным устройством 4. Зондирование в двух диапазонах позволяет определить профиль границы 5 воздух вода и профиль дна б, поскольку инфракрасное излучение практически не проникает в толщу воды, а ослабление видимого излучения в воде сравнительно невелико. Разность частот плоско Поляризованных зондирукадего и стимулирующего импульсного излучения выбирается равной частоту комбинационного резонанса в воде, т .е. лежит в диапазоне 9 6 10 1,0810 Гц. Например, если зондирование производится излучением с длиной волны ДО, 53 гаем {частота # 5,66 1 ), то стимулирующее излучение должно иметь длину волны :Д 0,45 кием (частота V 6 ,66-10 Гц). Прием ведется в спектральной области зондирующего излучения {Л 0,53 мкм для рассмотренного примера). ,Поскольку стимулирующее и зондирующее излучения распространяются в однснл направлении, в водной среде они перекрываются и вдоль траектории распространения зондирующего излучения возможно создать стимулирующим излучением освещенности 10Вт/см и выше. .При. этих условиях возникает нелинейное оптическое взаимодействие между стимулирующим и зондирующим излучением, результатом которого является усиление зоидирующего излучения, являющегося сток совой волной по отнсиоению к стимулирующему излучению. Коэффициент усиления зондирующего излучения увеличивается с увеличением интенсив ности стимулирующего излучения. Максимальное усиление происходнт ВДОЛЬ направления распространения стимулирующего и зондирующего излучений,что эквивалентно вытягиванию индикатрисы рассеяння вдоль направления зондирования и приводит к ОТНОСИЕтельному уменьшению фоновой засветки приемного устройства, связанной с боковым рассеянием зондирующего излученИя 8 поле приема. Это увеличивает отношение сигнгш/шум. Эффект усилеийя зондирующего йзлучёнНя сопровождается также повьввенйем его монох|х атичйости (т.е. спектральная линия зондируквдего излучения сужается), что дает возможность повысить помехозгоцищенность. так как прием можно вести в более узкой области спектра. В зависимости от Ммциости и конфигурации (площади иормальиого сечеиия вдоль иаправлеиия распростр нения) пучка стимулирующего излучения, области нелинейного оптическог взаимодействия стимулирующего и зон дирующего излучений можно создать как в поверхностном, так и в более глубоководном слоях водной среды. Плпучение необходимой конфигурации пучка может быть осуществлено с помощью оптической системы, фокусирующей стимулир пощее излучение на требуемой глубине (нелинейное оптическое взаимодействие возникает в области максимальной освещенности создаваемой стимулирующим излучени;ем). Оценочные расчеты показывают, что при использовании стимулирующего излучения возАюжио добиться увеличеиия отношения сигнал/шум не менее, чем на порядок. Предлагаемый способ может быть реализован как в фазовом , так и в импульсном . В последнем случае обеспечить синхронизацию импульсов зондирующего и стимулирующего излучения,, что дополнительно приводит к увеличению крутизны фронтов принимаемых импульсов. Дальнейшее увеличение точности измерений потребует применения сверхкоротких импульсов стимулирующего излучения, например, пикосекундных.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД по авт. СВ. 964512, о Л и ч а ю щ и и с я .тем, что, с целью повыиения помехозащищенности, в направлении зондирующего излучения, сканируемого по направлению приема, дополнительно излучают импульсы излучения на частоте, превышающей частоту видинюй составляющей зондирующего излучения на величину, соответсвующую диапазону частот комбинационного резонанса в Воде с интенсивностью, достаточной для получения освещенности в воде не менее 10 -Ю Вт/см. (О а