Способ определения внутреннего масштаба турбулентности в атмосфере Советский патент 1989 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для дистанционного определения внут- . реннего масштаба турбулентности, как. в чистой, так и в замутненной атмосфере (во время выпадания дождя или мороси, в облаке, в тумане и т.п).

Известен способ определения внутреннего масштаба турбулентности в ат-. мосфере, по которому излучение от двух точечных источников посьшают в атмосферу, принимают их излучение после прохождения трасс различной длины через точечные диафрагмы,измеряют дисперсию интенсивности в каждом из пучков излучения и определяют отношение этих дисперсий, по которым судят об искомом параметре..

Недостатком способа является нё обходимость использования двух трасс

различной длины,что приводит к снижению точности за счет неоднородности . турбулентности вдоль трасс распространения. При этом необходимость измерения очень малого уровня дисперсии флуктуации интенсивности на более ко00роткой трассе накладывает существенсдное ограничение на чувствительность способа. Кроме того, использование двух трасс требует оборудования тоех аппаратурных пунктов

Наиболее близким к описываемому способу по существу решения технической задачи является способ определения внутреннего масштаба турбулентности, по которому посыпают в исследуемую область по трассам одинаковой -длины два пучка оптического излучения с различной геометрией, принимают прошедшее излучение через точеч311Аные диафрагмы, измеряют дисперсии флуктУаций интенсивности в каждом пучке и по отношению этих дисперсий судят об искомом параметре, Однако этот способ обладает следующими недостатками;, Использование пучков оптического излучения различной геометрии ведет к погрешности измерений Так, во флуктуации интенсивности широкого коллимированного пучка оптического излучения дают основной вклад неоднородности, расположенные у передатчика, в то время как во флуктуации интенсивности расходящегося пучка оптического излучения основной вклад дают неоднородности в центральной части трассы и, следовательно, неоднородность характеристик атмосферной турбулентности в пространстве может привести к ошибкам измерений Небольшая протяженность измерительной трассы приводит к малым значениям дисперсии флуктуации интенсив ности в расходящемся пучке излучения, что снижает чувствительность способа. Способ не может использоваться в замутненной атмосфере, Целью изобретения является повышение точности и чувствительности, а также возможность измерений в замутненной атмосфере. Это достигается тем, что в спосо бе определения внутреннего масштаба турбулентности в атмосфере путем по сылки в исследуемую область двух пзгчков оптического излучения по тра сам одинаковой длины, приема прошед шего излучения через точечные диафрагмы и определения дисперсии флуктуации интенсивности в каждом пучке посылают пучки одинаковой геометрии, но с различными длинами волн, определяют дополнительно взаимную корреляцию флуктуации интенсивности и по отношению взаимной корреляции к разности дисперсий флуктуации в пучках судят об искомом параметре На фиг,1 изображен схема реализ ции данного способа; на фиго 2 графики зависимости внутреннего масштаба турбулентности (lo) от (j) отношения взаимной корреляции к разности дисперсии флуктуации интенсивности в обоих пучках. Способ реализуется следующим образомДва одинаковых пучка оптического излучения - от лазера 1 с дпиной волны Л ч и от лазера 2 с длиной волны Л г - направляют по измерительной трассе 3 и принимают фотоприемниками А и 5, установленными за точечными диафрагмами 6 и 7 и интерференционными светофильтрами 8 и 9,настроенными на длину волны своего лазера каждый Электрические сигналы с фотоприемников 4 и 5, пропорциональные флуктуациям интенсивности (или логарифму амплитуды) оптического излучения, принимают устройством 10, измеряющим дисперсию d(A-i) и )(j.) флуктуации интенсивности (или логарифма амплитуды) в обоих пучках и их взаимную корреляцию f (Л Я.), Затем вычисляют отношение Г(Л,,Я4) (Л,) -a(Ajl и по расчетной зависимости 1 от (см фиГс2) определяют параметр (внутренний масштаб турбулентности) Описываемый способ позволяет повысить точность измерений, так как использование пучков одинаковой геометрии позволяет исключить влияние неоднородности турбулентности,возникающее при использовании пучков различной геометрии Выбором протяженности трассы, на которую не накладьгоаются жесткие ограничения, как в прототипе, а также выбором геометрии пучков можно повысить чувствительность способа Использование пучков одинаковой геометрии позволяет устранить вклад аэрозоля при вычислении ЗГ , а следовательно использовать способ в замутненной атмосфере

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯВНУТРЕННЕГО МАСШТАБА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ATМОСФЕРЕ путем посьтки в исследуемую область двух пучков оптического излучения по трассам одинаковой длины, приема излучения, прошедшего через точечные диафрагмы, и определения дисперсии флуктуации интенсивности в каждом пучке, отличающийс я тем, что,с целью повьшения точности и чувствительности измерений, а также возможности измерений в замутненной атмосфере, посылают пучки одинаковой геометрии, но с различными длинами волн, определяют дополнительно взаимную корреляцию флуктуации интенсивности и по отношению взаимной корреляции к разности дисперсий флуктуации в пучках судят об искомом параметре. (Л