Способ определения наличия аэрозольных слоев в атмосфере Советский патент 1992 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к метеорологическим способам изменения атмосферных загрязняющих веществ и может быть использовано в системах дистанционного контроля за состоянием атмосферы при определении наличия в ней слоев с повышенной концентрацией аэрозоля.

Известны способы определения наличия аэрозольных слоев, основанные на использовании методов оптического зондирования ат мосферы при помощи лидеров 1. Способы основаны на регистрации оптических сигналов обратного рассеяния и последующего анализа полученных сигналов с целью выявления слоев с повышенной концентрацией аэрозоля.

Основной недостаток этих способов - нечувствительность к слоям, оптическая плотность которых меньше или сравнима с

оптической плотностью окружающей атмосферы.

Известен также способ, принятый за прототип, основанный на измерении азимута поляризации регистрируемого излучения 2. Способ основан на том, что формируют импульсный лазерный луч со 100%-ной поляризацией и определенной ориентацией плоскости поляризации, регистрируют луч, рассеянный средой на 180° (в обратном направлении), измеряют интенсивности рассеянного луча, прошедшего по трем каналам с поляризационными анализаторами, оси полного пропускания котсоых развернуты относительно друг друга на 120°, обрабатывают измерения и по результатам обработки определяют азимут поляризации зарегистрированного излучения. По величине азимута поляризации делают вывод о микроструктуре рассеивающей среды.

VJ VJ

Р

Ю

СА

Јь

При этом длительность зондирующего импульса никак не связывается с параметрами среды, т.е. источник излучения может быть и постоянным, не имлульсным. Обработка результатов измерений требует значительных затрат времени. Кроме того, способ по прототипу не позволяет получить однозначную и достоверную информацию о фазовом состоянии среды по вычисленным значениям параметров поляризации. Именно, на стр. 63 прототипа отмечается, что однозначной связи угла поворота плоскости поляризации со структурой среды не наблюдается. Этот поворот плоскости поляризации в прототипе обусловлен эффектами когерентного взаимодействия зондирующего и рассеянного лучей и никак не связан с микроструктурой рассеивающей среды и ее параметрами, в частности с толщиной рассеивающего слоя.

Целью изобретения является обеспечение возможности селекции аэрозольных слоев по толщине.

Эта цель достигается тем, что контролируемую среду облучают импульсным источником излучения, длительность которого т достаточно мала и удовлетворяет условию

где d - прдполагаемая толщина аэрозольного слоя;

с - скорость распространения излучения,

и производят регистрацию рассеянного излучения во всем диапазоне углов рассеяния. В ходе регистрации рассеянногои излучения определяют ориентацию плоскости поляризации и по изменению этой ориентации судят о наличии аэрозольных слоев с толщиной, превышающей d .

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить достоверность идентификации аэрозольных слоев и упростить обработку результатов измерений, исключив сложные вычисления.

Сущность способа заключается в следующем,

При облучении контролируемой среды импульсным источником 1 (см. чертеж) образуется световой цуг 2, протяженность которого по направлению распространения составляет с т, где с - скорость излучения, Т- длительность импульса в источнике. Проходя через различные области 3, 4, 5, 6 и 7 рассеивающей среды, этот световой цуг

рассеивается и при этом поляризуется. Рас- сеянныые под углами в& , 6fe лучи 8 и 9 регистрируются фотоприемным устройством 10. Известно, что при рассеянии на

крупных аэрозольных частицах плоскость поляризации рассеянного на большие и малые углы излучения лежит в плоскости рассеяния, в то время как при рассеянии в чистой молекулярной атмосфере плоскость

поляризации всегда строго перпендикулярна плоскости рассеяния. Пусть атмосфера содержит чистые слои молекулярного состава 3, 5 и 7, чередующиеся со слоями 4 и 6, содержащие аэрозольные частицы с повышенной концентрацией. В результате последовательного прохождения светового цуга 2 через эти слои рассеянные лучи 8 и 9 испытывают поворот плоскости поляризации на 90°. Этот факт поворота плоскости

поляризации, регистрируемый при помощи фотоприемного устройства 10, служит сви- детельстзом наличия аэрозольных слоев в чистой атмосфере. Для более эффективного использования способа необходимо, чтобы

пространственная протяженность зондирующего цуга 2 не превосходила эффективной толщины слоя d, что и обуславливает соотношение (1).

Изобретение осуществляется следующим образом.

В качестве источника излучения может быть использован импульсный лазер. Фотоприемное устройство, имеющее широкое поле зрения в пределах 0-180°, устанавливается на аэрокосмическом носителе и позволяет регистрировать рассеянное в среде излучения. При помощи этого устройства отслеживается ориентация плоскости поляризации регистрируемого излучения. Такие

устройства широко известны, например сахариметры или поляриметры. По изменению ориентации плоскости поляризации судят о наличии аэрозольных слоев.

45

Формула изобретения

Способ определения наличия аэрозольных слоев в атмосфере, включающий формирование и посылку импульсного и

зондирующего излучения, регистрацию рас сеянного излучения, определение плоскости поляризации этого излучения v обработку результатов измерения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

возможности селекции аэрозольных СЛОВЕ по толщине, зондирующее излучение формируют неполяризованным с длительностью импульсов не превышающей d/c, где с - скорость распространения излучения, adзаданная толщина слоя, определение плоскости поляризации осуществляют по поляризованной компаненте рассеянного

излучения, а по изменению ориентации плоскости поляризации судят о наличии слоев толщиной, превышающей d.

Использование: метеорология, при дистанционном контроле за состоянием атмосферы. Сущность изобретения: формируют и посылают импульсы зондирующего неполяризованного излучения, частота импульсов -которого устанавливается в зависимости от соотношения заданной толщины аэрозольного слоя и скорости распространения излучения. Регистрируют рассеянное излучение, выделяют его поляризованную компоненту, определяют плоскость поляризации этой компоненты и по изменению ориентации плоскости поляризации судят о наличии аэрозольных слоев толщиной более заданной величины, 1 ил.

//////////№/////////(//#/////