Способ измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы Советский патент 1987 года по МПК G01N21/41 

13

Изобретение относится к измерительной .технике, в частности к исследованию или анализу материалов с помощью излучения, и может быть использовано в метеорологии, гидрологии, исследованиях ионосферы и других случайно-неоднородных сред.

Целью изобретения является упрощение способа и повьшение его помехо- защищенности путем проведения дистанционных измерений структурной характеристики показателя преломления при помощи передвижных и подвижных устройств, не требующих жесткой прост- ранственной фиксации и предварительного оборудования измерительной трассы специальными отражателями.

На чертеже представлена схема взаимного расположения источника излу- чения, рассеивателя и приемников рассеянного излучения.

Устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемьм способ, содержит .источник 1 расходящегося сне- тового пучка 2, зондирующего исследуемый слой 3 атмосферы, диффузный отражатель 4. При наличии неоднород- ностей в слое 3 возникает область пространства 5, в которой наблюдает- ся усиление интенсивности рассеянного излучения, область пространства 6, в которой наблюдается ослабление средней интенсивности рассеянного излучения, в область 7, в которой средняя интенсивность рассеянного из лучения не зависит от наличия неод- нородностей в среде.

Рассеянное излучение регистрируется приемниками 8 и 9, расположенны- ми в плоскости 10, перпендикулярной оси зондирующего светового пучка и проходящей через точку.

Способ осуществляют следующим образом.

Световым пучком 2, расходящимся от источника 1, освещают диффузный отражатель 4, находящийся за исследуемым слоем 3 атмосферы. Одновременно при помощи фотоприемников 8 и 9 измеряют интенсивность рассеянного излучения I, и

., 17 соответственно в двух точках пространства, одна из которых оптически совмещена с источником 1., а вторая находится в области 7 на расстоянии р от источника, превьппающем радиус автокорреляции р зондирующего излучения, затем определяют среднее значение интенсивностей в этик точ12

ках за время измерений и расчитывают структурную характеристику показателя преломпения ат «1сферы С по формуле

С 0,236 il-.)

iA

г

Q 5

0

о

р

5

где л - длина волны зондирующего излучения;

L - расстояние от источника излучения до диффузного отражателя .

При измерениях величина коэффициента отражения от диффузного отражателя не влияет на значение С .и достаточна, чтобы освещаемый участок поверхности А всегда находился в поле зрения приемников 8 и 9, что повы- oiaeT помехозагцищенность. В качестве ди(}х1)узного отражат(шя может использоваться любая естественная рассеивающая свет поверхность.

В основе способа лежит эффект усиления интенсивности рассеянного обратного излучения, который возникает в области 5 вблизи источника t из-за , что попавшее в эту область рассеянное излучение по пути, от рассеивателя 4 обратно .к источнику 1 проходит те же самьге неоднородности среды, которые оно прошло по пути от источника 1 к рассеивателю 4.

Из-за двукратного прохождения од- Н1-ГХ и тех же неоднородностей среды средняя интенсивность определяется вторым статистическим моментом интенсивности излучения, падающего на рас- сеиватель.

При этом величина усиления N средней интенсивнЬсти определяется форму- лой

N 1 +

0

x

где fb - относительная дисперсия флуктуации интенсивности излучения, прошедшего от точки 1 через среду 3 и падающего на рассеива- тель:,

11 - интенсивность излучения, падающего на рассеиватель, {... углог вые скобки означают усреднение по ансамблю реализаций случайно-неоднородной среды. Величина /5 зависит от протяженности L неоднородной среды 3 и от степени неоднородности показателя преломления среды 3, которая характеризуется структурной характеристикой С. В частности, если ,8 и среда 3 статистически однородна (С const), то имеет место соотношение

/5 0,496С2. К

7/6

ft/fe I.J }

где К 2 «Я , которое позволяет определить Cf , п

Если диаметр d входной диафрагмы приемников 8 и 9 не превышает величины 0,1 р , то точность измерения С не хуже 10%.

Формула изобретения

Способ измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, включаюпщй зондирование атмосферы расходящимся пучком излучения с длиной волны / и регистрацию интенсивности излучения отраженного от удаленного на известное расстояние L от источника зондирующего излучения отражателя, в заданном интервале времени, по которой судят о величине

структурной характеристики показателя преломления атмосферы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения его помехозащищенности, регистрацию осуществляют от диффузного отражателя в двух точках, одна из которых оптически совмещена с источником зондирующего излучения, а другая находится в плоскости, перпендикулярной направлению зондирующего излучения, и удалена от источника излучения на расстояние | , удовлетворяющее соотношению р7/р , где f - радиус автокорреляции интенсивности зондирующего излучения в плоскости диффузного отражателя, перпендикулярной зондирующему лучу, по результатам регистрации определяют средние интенсивности света I и I, для указанных точек, а структурную характеристику показателя преломления атмосферы С определяют по формуле

С 0,236(i- -ii)(4r)

-L n LJ

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению степени неоднородности прозрачных сред с помощью излучения. Цель изобретения - упрощение способа и повышение его помехозащищенности. Способ измерения структурной характеристики показателя преломпения заключается в локации тел, находя щихся за слоем случайно-неоднородной среды и определении отношения средних ин- тенсивностей рассеянного излучения, измеренных двумя приемниками, имеющими определенные размеры и находящимися в определенных точках вблизи источника излучения. Структурная характеристика показателя преломпения рассчитывается из измеренной величины усиления обратного рассеяния. Способ основан на использовании зависи- усиления обратного рассеяния от величины структурной характеристики показателя преломления при прочих равных условиях и на практической независимости результатов измерений усиления обратного рассеяния, полученных по предлагаемому способу, от вида поверхности естественных рассеивате- лей и естественных смещений измерительного устройства. 1 ил. (Л

Редактор Ю.Середа

Составитель С.Голубев Техред И.Попович

Заказ 3274/38 Тираж 776Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий - 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическо-е предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В.Бутяга