Способ определения наклонной прозрачности атмосферы Советский патент 1985 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовайо при исследовании прозрачност атмосферы или энергетического ослабления излучения при распростране НИИ в атмосфере на наклонных и вертикальных трассах. Известен способ оптического зондирования атмосферы с целью определения прозрачности или коэффициента ослабления (рассеяния) атмосферы, заключающийся в том, что излучение специального источника света, наход щегося на определенном расстоянии и под определенньм углом, после прохо дения исследуемого слоя атмосферы р гистрируется фотоприемником. При за данньк параметрах эксперимента и полученных характеристиках принятог оптического сигнала по известным за висимостям рассчитывается искомая величина прозрачности ипи коэффицие та ослабления fii. Недостатки указанного способа необходимость использования специал ного источника излучения и сложная техническая реализащ1я. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения накл ной прозрачности атмосферыj по которому измеряют через атмосферу яркость поверхности излучателя на двух расстояниях от него С23. Недостатком этого способа является необходимость использования интенсивного направленного источника излучения с высокоточной системо взаимной ориентации комплекса источ ник-фотоприемник. Цель изобретения - повьшёние надежности и упрощение реализации способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения наклонной прозначности, по кото рому измеряют через атмосферу яркос ти поверхности излучения на двух расстояниях от него, измеряют яркость участков поверхности излучателя, находящихся на одинаковом расстоянии от точки измерения инаблюдаемых при одинаковом значении собственной яркости слоя между излучателем и точкой измерения , и по разностному сигналу яркости судят о наклонной прозрачности атмосферы. Яркость объекта при наблюдении через атмосферу на расстоянии может быть описана уравнением 6(L) U(t)S{)exp -5tCndr dt 6oexP/:-j(Jde где BO - собственная яркость визируемого объекта, не искаженная влиянием атмосферы; S(e) - функция источников атмосферной среды или яркость атмосферы, обусловленная перерассеянным солнечным и собственным тепловым излучением; f(6)- коэффициент ослабления излучения. При поочередном ориентировании измерительного прибора на соседние участки визируемого объекта с разной яркостью В(, и BOJ регистриру дтся сигналы яркостиВ и Bj, у которых составлякнние, обусловленные яркостью атмосферной среды (первые слагаемые уравнения (1), совпадают, поэтому возникаюпщй разностный сигнал равен B,{L){6,-6oJexp -J((бо1-Вог)-та) . (г) т.е. пропорционален искомой прозрачности атмосферы Tft). Способ реализуется следующим , образом. При и:змерении вертикальной прозрачности, например морской атмосферы, может быть использован сканирукндей фотометр, установленный на подъемном средстве (например вертолете) и ориентированный вние на взволнованную поверхность моря. При этом пространственное разрешение фотометра (мгновенный угол поля зрения) должно быть меньше размера волн. Так, при зондировании атмосферы с высоты И 1 км и размере волн tg 2м мгновенный угол поля зрения фотометра должен быть менее 0,002 рад . Измеряют через исследуемый слой атмосферы яркость соседних участков волн, по разном ориентированных к источнику освещения (солнце и небосвод) . Разност ный сигнал яркости соседних участков волн пропорционален прозрачнос ти атмосферы и первоначальной (не искаженной атмосферой) разности яркости зп1астков волн. Измерение этого разностного сиг ла может быть осуществлено сканиро mtett фотометра по волнам . Возникающий при этом модулированный сиг пропорциональный разности наблюдаемой яркости участков волн, усиливается избирательным усилителем настроенньм на частоту модуляции. Постоянная составляющая сигнала, обусловленная яркостью зондируемог столба атмосферы, этом не регистрируется. Для определения абсолютного значения прозрачности ат мосферы предварительно регистрируется модулированный (разностный) сигнал яркости волн с небольшой высоты HO (vlOO-200 м), дпя которой прозрачность.атмосферы практически равна единице В, jHa)-(6oi-&oi) 1 t( -I - ог), (бо. (Ho)eKpC-5(h), После этого абсолютная прозрачность атмосферы для заданной толщи Н может быть определена по формуле ,ф .(И) - 6i;.(H) (I,) 1&о7-&ог) 6.2. С Но) При послойном зондировании атмосферы аналогичным образом может быть определен и высотный профиль коэффициента ослабления (h). 224 Прологарифмировав выражение (4) и заменив интегрирование суммированием оптических толщ по слоям Л«, получают /e(h)dh-f:(hi uh EhLB{Ho)/6(H,)J. (5) о Тогда коэффициенты ослабления излучения могут быть определены при послойном измерении яркости-. (Ht) поочередном расчете значений . f j дпя каждого слоя атмосферы с . (Ho)/6(H,) Ч uTi с - Ен{:в(и)/в(ноз 2 .... .ли . ..... . -gnL&lHn-vi/MHnlJ Неизвестная и изменяющаяся с высотой величина функции источников среды (яркость атмосферы) в алгоритме определения прозрачности Ьтсутст вует, так как она исключена за счет измерения разностного сигнала яркости (в приведенном примере реализации - за счет измерения переменного модулированного сигнала). Предлагаемый способ позволяет проводить измерения спектральной и интегральной прозрачности атмосферы и высотных профилей коэффициента ослабления излучения на вертикальных (наклонных) трассах без использования искусственных источников излучения при визировании объектов, имеющих градиенты яркости. Способ может применяться в областях науки и техники, связанных с изучением энергетики распространения оптического излучения в атмосфере, определением газового и аэрозольного сое тава в метеорологии, оптической локации, связи, навигации и экологии

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАКЛОННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, по которому измеряют через атмосферу яркость поверхности излучателя на двух расстояниях от него, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения реали-зации способа, измеряют яркость участков поверхности излут1ателя, находящихся на одинаковом расстоянии от точки измерения и наблюдаемых при одинаковом значении собственной яркости слоя между излучателем и точкой измерения, и по разностному сигналу яркости судят о наклонной прозрачности атмосферы. (Л