Способ оптического зондирования атмосферы Советский патент 1993 года по МПК G01N21/47 

«

СО

о

Изобретение относится к атыосфер- Hoi i оптике и может быть использопамо для измерсяия характеристик турбулентных иеоднородностей, для метео- обслуживания полетов летательных аппаратов, а также п метеорологии для статических измерений про(}1илей параметров турбулентности.

Целью изобретения является увеличепие отношения сигнал/шум.

На фиг, 1 изображена схема устройства для определепия структурной характеристики показателя преломпения атмосферы предложенным способомjна фиг. 2 схема устройства определения внутреннего масштаба турбулентности атмосферы предложенным способом.

Способ осуществляется следующим путем.

Зондирующее лазерное излучение от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2 и телескоп 3 напрашшют в исследуемую среду. Рассеянный аэро- зольным, объемом 4 с заданной дальности поток излучения через телескоп 3 II полупрозрачное зеркало 2 направляют на полевую диафрагму 5 ради-

усом а -гч М.

г Ь

Пропускающую на фотоприемник б заданную часть потока. Радиус а входной апертуры нриемной системы удовлетворяет условие а УЛЪ., следовательно р ,а , так как на практике обычно F , где F фокусное paccTOHiuie приемной системы, L - дальность зондирования Л - длина волны зондирующего излу чення.

Флуктуации выделенной части потока излучения преобразуют в фотоприемнике 6 в электрический и через усилитель 7 подают в электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 8 для оцифровки и вычисления дисперсии флуктуации интенсивности рассеянного излуче1П1П, после чего ЭВМ 8 вычис ляет структурную характс-ристику С показателя прелот-1лепия атмосферы по формуле

4.

ti- 1 /23 К

-(

tf/u

где Cii - чнc. ,кoэфф циeilт j

К лолновое число. Для обеспечения заданной дальности зондирования часть излучения от

t полупрозрачным зеркалом 2 отводится на фотоприемтсик 9, с выхода которого сигнал через усилитель

10поступает в блок стробирования

11. При достижен1П1 зондируюп1им излучением заданной дальности L блок стробирования 1 1. открывает фотоприемник 6 и сигнал через усилитель 7 поступает в ЭВМ 8. Для контроля излу чаемой в импульсе мощности в ЭВМ 8 поступает также сигнал с усилители 10.

Для получения внутреннего масштаб турбулентности атмосферы (см.фиг,2) сигнал с фoтoпpиeмникq 6 через усилитель 7 подают на два полосовых фильтра 12 и 13с пентральной часто- той пропускания, например,

f, 10-15 Гц и fj 50-500 Гц,

С выхода фильтров 12 и 13 сигналы подают на ЭВМ 8 для оцифровки и вычисления отношения амплитуд Ur и Uf,j и вычисления внутреннего масштаба турбулентности по известной зависимости

25

30

1о M CUj/U)

5

0

5

0

5

Обеспечение заданной дальности зондирования и контроль излучаемой . мощности полностью совпадают с .описанным ранее.

Дополнительным преимуп{еством способа является возможность использо- / пания Неограниченно большой приемной апертуры, что позволяет значительно повыс1ггь световую чувствительность, и, следовательно, дальность зондирования. Кроме того, данный снособ является светолокационным и позво- ляет оперативно измерять высотные проф1ши искомых параметров среды.

Формула изобретения

Способ оптического зондирования атмосферы путем посылки в исследуемую среду зондирующего лазерного Излучения, приема рассеянного средой излучения через входную апертуру приемной системы и преобразования его в электрический сигнал, о т- л и ч а 10 щ и и с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум из потока рассеянного излучения, прошедшего через входную апертуру, выделяют поток плоп1адью попрре Чмого сечеинл, мет(Ы11ей или равной vl А/1, где F - фокусное раг.стоянне приемной CHcreMiii, I, - дал1;нпсть зондирования, Л - длина волны зондирующего излучения, и по измеренной дисперсии флуктуации интенсивности выделенной части потока рассеянного

излучения судят о структурной харак- теристике флуктуации показателя преломления, а по измеренным спектральным амплитудам флуктуации выделенной части потока рассеянного излучения в двух спектральных интервалах судят о внутреннем масштабе турбулентности.

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных неоднородиостей, для метеообслуживания полетов летательilbix аппаратов, а также п метеорологии для статистических измерений профилей параметров турбулентности. Цель - повьшшпие отношения сигнал - шум при реализации способа. Способ заключается в посьтке в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приема рассеянного излучения через аперт.уру приемной системы, вы- деЛения из него потока площадью Sj, поперечного сечения, меньшей или равной Я/L, где F - фокусное расстояние приемной системы, /I - длина волны зондирующего излучения, L - дальность зондирования. По величине флуктуации интенсивности выделенной части потока рассеянного излучения судят о структурной характеристике флуктуации показателя нре- ломления. Измеряя жегзмплитуды флуктуации выделенной части потока рассеянного излучения в двух спектральных интервалахi по величине отношения этих амплитуд судят,о внутреннем масштабе турбулентности. 2 ил. ё

AT-Zin

(Piip.i

cpuf 2