Способ определения структурной характеристики флуктуаций показателя преломления атмосферы Советский патент 1993 года по МПК G01N21/47 

Способ относится к оптическому зондированию атмосферы и может быть использован для измерения характеристик турбулентных неоднюродностей, а также в метеорологии для статистических измерений профилей интенсивности турбулентности.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Способ заключается в посыпке в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приеме рассеянного этой средой излучения через входную апертуру приемной системы и одновременное преобразование в электрический сигнал как полного потока этого излучения , так и потока, площадь поперечного сечения которого не бол.

лее я F A/L , где F - фокусное расстояние приемной системы. А- длина волны, L - дальность зондирования. По измеренной разности дисперсий флуктуации интенсивности этих потоков определяют структурную характеристику Сп флуктуации показателя преломления по формуле

1,23 -k.

С2 vt П - :j; ГГ /

а

ON «д

сь

СА)

nuA

00

где с - относительная дисперсия флуктуации интенсивности выделенного потока рассеянного излучения;

(Tji - относительная дисперсия флуктуации интенсивности полного потока рассеянного излучения;

k - волновое число;

а - численный коэффициент, равный 0,6 для плоской и 0,3 для сферической волны.

На чертеже представлен вариант устройства для реализации способа, которое содержит импульсный лазер 1, полупрозрачные зеркала 2. 3, приемопередающий телескоп 4, полевую диафрагму 5 для выде- ления потока площадью не более

2

7Г F A/L , фотоприемники 6, 7 и 8, усилители 9, 10, 11, строб-блок 12 и ЭВМ 13.

Зондирующие излучения от лазера 1 через полупрозрачное зеркало 2 и телескоп 4 направляют в исследуемую среду. Рассеянный аэрозольным объемом с заданной дальностью поток излучения через телескоп 4 и зеркало 3 направляют на фотоприемник 7 и на полевую диафрагму 5, пропускающую на фотоприемник б поток площадью не более

2

лF A/L. Преобразованные в электрический сигнал интенсивности полного и выделенного .потоков рассеянного излучения через усилители 9 и 1J подаются на ЭВМ 13. Часть излучения лазера зеркало м 2 отводится на фотоприемниках 8, преобразуется в электрический сигнал и через усилитель 10 поступает в ЭВМ 13 для контроля излучаемой мощности, а также на строб-блок 12 для обеспечения заданной дальности зондирования. После вычисления ( и 0 ЭВМ 13 вычисляет значение структурной характеристики показателя преломления по приведенной формуле. Одновременное измерение дисперсий флуктуации интенсивности выделенного потока заданного поперечного сечения и полного потока рассеянного излучения с учетом статистической независимости флуктуации интенсивности, накопленных волной на трассе зондирования, и флуктуации, обусловленных эволюции аэрозольных неоднородносгей (следствие их различной природы), позволяет повысить точность измерения Сп путем ее определения по разности дисперсий выделенного и полного потоков рассеянного излучения.

Формула изобретения

Способ определения структурной характеристики флуктуации показателя преломления атмосферы путем посылки в исследуемую среду зондирующего лазерного излучения, приема рассеянного средой излучения через входную апертуру приемной системы, выделения из него на фотоприемник потока с площадью поперечного

2

сечения не более л: F Л/L , где F - фокусное расстояние приемной системы, А - длина волны, L - дальность зондирования, преобразования в электрический сигнал, измерения дисперсии флуктуации интенсивности выделенного потока, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности, одновременно принимают на другой фотоприемник полный поток рассеянного излучения, прошедшего входную апертуру, преобразуют его в электрический сигнал, измеряют дисперсию флуктуации

интенсивности этого потока и определяют структурную характеристику Сп показателя преломления по формуле

35

Сй

оё -0

а-1,23

где щ - дисперсия флуктуации интенсивности выделенного потока рассеянного излу- чения;

On . дисперсия флуктуации интенсивности полного потока рассеянного излучения;

k - волновое число:

а- численный коэффициент равный 0,6 для плоского и 0,3 для сферического фронтов излучения соответственно.

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентных аэрозольных меоднородностей. Целью изобретения является повышение точности измерения структурной характеристики показателя преломления Сп путем учета флуктуации коэффициента обратного рассеяния за время измерения. Для достижения поставленной цели одновременно принимают полный поток рассеянного излучения, прошедшего входную апертуру, и выделен2 ный из него поток площадью л F A/L , (F - фокусное расстояние приемной системы, L - дальность зондирования, А - дпина волны зондирующего излучения) измеряют относительные дисперсии флуктуаци1Д интенсивности обоих потоков и по их разности определяют структурную характеристику показателя преломления. 1 ил. сл с