Способ измерения атмосферной рефракции Советский патент 1992 года по МПК G01N21/41 

Способ заключается в посьшке через исслсдуам1-гй слой атмосферы пучка оптического излучения на два недиффуз- н ых отражателя, размеры которых различны и опреде-пягатся соотношением

Р,/Р,7, где

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для определения атмосферной рефракции.

Целью изобретент-1я является noi hiiiie- ние дальности и надежности измерений,

р +....L Ul21i/E).l.+

: . - M;()+QQ,..4l-L/F)H-a2Q2 ; (1-2L/F)2

22iLt.iLbr.lll2b/:F2.C25,;+2(lrL/F)(bl

м;Гм;(1+ ai) + QC2,,(1-LVF) + 2S2 p;(1-2L/F)

для зеркальньк и

p 1 S2S tll cii1-2L/F}2

M;(1+a27ap+c b,,-Ki41-L/F)2+n2j V;(-2L/F)2 для уголковьк отражателей,,

T-{; 1- - 2 - -4CV; ), (L) j dE|U(2L)(1-z)j (L) dzjT,(zL) 7.,

,2 - номер oTpaacaTejfH; ()

градиент дяэлектркческой проницаемое- пер ёменная интегрирования, нормирован- тк вдоль измерительной трассы; z -ная на длину измерительной трассы L;

Способ заключается в посьшке через исслсдуам1-гй слой атмосферы пучка оптического излучения на два недиффуз- н ых отражателя, размеры которых различны и опреде-пягатся соотношением

Р,/Р,7, где

.+

H-a2Q2 ; (1-2L/F)2

25,;+2(lrL/F)(bl

Oi

о

Сдд

00

ел

Q.21, ,. ,

,a,F - радиусы гучка оптического jgjiyMeHHHs КхПгерентчгостИ и кривизны волнового фронта на входе измерительной трассы, ар;ч- эффективные радиусы отражателей) Ка

V Ь

числа Френеля пучка и отражателей; K ZlT/TV - волновое число. Далее строят изображения отраженного обоими отражателями пучка и по разности угловых положений ,.ц этих изображений рудят об угле 0 рефрак1щи по со- отногаению д ос.

.

На чертеже изображен вариант устройства для; осуществления способа.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения с оптической системой 2, формирующей пучок излучения с заданными характеристиками, плоскопараллельную пластину 3, уста- . новленнЬ1й на конце измерительной трассы 4 недиффузный отражатель 5, перед которым установлена сменная диафрагма 6, оптически связанная с плоскопараллельной пластиной 3, -приемную -оптическую cиcтe Iy 7, измеритель 8 углового положения изображения: пучка, установленный в плоскости изображения приемной системы 7. Угловое положение изображения пучка может определяться оператором, например, с помощью теодолита,-в качестве отражателей 5 установлены зеркальные или уголковые отражатели. С помощью оптической системы 2 формируется пучок оптич.еского излучения, фокусированг ный в любой точке трассы 4, в-том числе на обратной трассе между отражателем 5 и приемной оптической системой 7 Ш1И за приемной оптич еской системой 7,

Устройство работает следующим образом.. .

Излучение источника 1, сформиро-: ванной оптической системой 2, имеюПри использовании уголковых отражателей пучок может фбкусироваться на обратной трассе за приемной оптической системой, а размеры уголковых отражателей и пучка оптического излучения определяются условием Р,- Использование нё т;иффузньсх отражателей (зеркальных и уголковых) позволяет Повысить дальность измерений, так как коэффициент отражения йозрас- тает в два-три раза и более. Кроме того, дальность возрастает за счет того, что расходимость пучка излучения при отражении от зеркальных и уголковых отражателей сохраняется, в..то время, как.при отражении от диффузного отражателя излучение рассеивается в полусферу и плотность иэлу- ;. 45 чения уменьшается пропорционально квадрату расстоядагя. Использование фокусированных пучков позволяет дополнительно поднять потешдиал по сравнению с коллимированными и расходящи35

40

щее на входе измерительной трассы ра- ... мися пучками за счет уменьшения раз- диус а, радиус когерентности а, и. меров пучка на приемной системе. За кривизны волнового фронта F; про- : счет исключения ошибки при совмещении ходит через полупрозрачную пласти- оптических осей двух пучков различной

геометрии достигается повышение надежности .измерений.

Способ -может использоваться для. измерения рефракции в геодезических измерениях истинных углов направле1дая на объекты, для определения точностну 3, атмосферную измерительную тграс- . су 4 длиной L и через диафрагму б попадает на отражатель 5. Отраженное излучение повторно проходит измери- .тельную Tpdccy 4, отражается от полу- прозрачной пластины 3 и принимается

о. :бо10

15

20

:

i(

оптической системой 7, которая строит изображение пучка излучения. Угловое положение изображения пучков, отра- г женных отражателями, определяется оператором или измерителем Я углового положения.

В качестве измерителя углового положения изображения может быть использован теодолит. Проводя последовательно измерения с диафрагмами радиусов а, и , определяют угол ре- фракции. В качестве отражателей используются зеркальные или уголковые отражатели .

При этом на отражатели могут посылать пучок когерентного или частично когерентного оптического излучения радиусом больше первой зоны ренеля. При использовании зеркальных отражателей пучок может фокусироваться, на обратной трассе между отражателями и приемной оптической системой, при этом размеры зеркальных отражателей и радиус пучка оптического излучения определяются условием

При использовании уголковых отражателей пучок может фбкусироваться на обратной трассе за приемной оптической системой, а размеры уголковых отражателей и пучка оптического излучения определяются условием Р,- Использование нё т;иффузньсх отражателей (зеркальных и уголковых) позволяет Повысить дальность измерений, так как коэффициент отражения йозрас- тает в два-три раза и более. Кроме того, дальность возрастает за счет того, что расходимость пучка излучения при отражении от зеркальных и уголковых отражателей сохраняется, в..то время, как.при отражении от диффузного отражателя излучение рассеивается в полусферу и плотность иэлу- ;. 45 чения уменьшается пропорционально квадрату расстоядагя. Использование фокусированных пучков позволяет дополнительно поднять потешдиал по сравнению с коллимированными и расходящи25

30

35

40

ных характеристик приборов, работаю-. щих через атмосферу, например дальномеров, теодолитов и других. При разработке устройства могут быть использованы известные устройства - рефрактометры, измерители углового положения центра изображения, теодолиты и другие.

Формула изобретения

на отражатель, приема в месте посьэт- Ю1 отраженного излу 1ания приемной оптической системой, отличающийся тем, что, с целью пАньте- ния дальности и надежности измерений пучок излучения дополнительно посылают на другой отражатель, строят . изображения отраженного обоими отраж телями пучка и по разности угловых положений этих изображений судят об угле рефракции, при этом пучок оптического излучения посьшают на недиЛ- фузные, зеркальныд или уголковые

1. Способ измерения атмосферной рефракции путем посыпки по измерительной трассе через исследуемьй слой 15 отражатели, размеры которых определя атмосферы пучка оптического излучения ются условием

p.i4- E lUi5I n(l:.2L/F)l

0

на отражатель, приема в месте посьэт- Ю1 отраженного излу 1ания приемной оптической системой, отличающийся тем, что, с целью пАньте- ния дальности и надежности измерений, пучок излучения дополнительно посылают на другой отражатель, строят . изображения отраженного обоими отражателями пучка и по разности угловых положений этих изображений судят об угле рефракции, при этом пучок оптического излучения посьшают на недиЛ- фузные, зеркальныд или уголковые

5 отражатели, размеры которых определя ются условием

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для опрелеленяя атмосферной. рафрак1В1и. Целью изобрететтия является поп1,гшеиив дальности и надежности нэме-- рений. Способ яаключается в посьетке через исслр.дуем1 й слой атмосферы пучка оптического излучения на два не- диффу.-эиьс-с, зеркальных чгги уголковых отряжагеля, размеры которых различны и определяются заданным соотнотением., . стро.чт ияображ(1П1я отраженного otJonNnr отра кателяяи и по разности углопых положениЛ этих ияоОраже- iinvi судят об угле рефракции атмосфе- рь. 3 з.п. й)-лы, 1 шт.

M;(H--7).(1-L/F),;(1-2L/F)2

Г+ 22 L 4 iLElr :ip-2-b/z r2p ri42 1-L/F)

L м; (U |т)+йС7,;+сг (,1,/р)2ч.()О

для зеркальных и

. ,.:iIllfI biIr2L/Fl

a2

И; (1+ --+C29,;+Q2 (1-L/F) 2 Cl -2L/F)

дпя уголковых отражателей,

M;-1 + S2Q|.|+4 25; ; -5),(L) J d2|U(zL)(1-z); j,(L)}dzlu(zL)z,

,2 - номер отражателя; L - дли- на измерительной трассы; |t(zL) - градиент диэлектрической прони}5аемости вдоль измерительной трассы; z - пере- манная интегрирования, нормированная на длину измерительной трассы L;. ,,Р - радиусы пучка оптического излучения, когерентности и кривизны-: волнового фронта на входе измерительной трассы, соответственно52. Ka /L,

..V),; - числа Френеля пучка и отражателей; - волновое числоI - волны оптического излуче- дая; AikJ - ралиусы;

н пучка оптического излучения определяются условием Р -Р2.

1 I