Изобретение относится к области измерения оптических характеристик рассеивающих сред и может быть использовано в метеорологии, гидрологии, а также для контроля загрязнения окружающей среды.
Цель изобретения - определение оптических характеристик по трассам, не совпадающим с направлением движения.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
Пусть приемно-излучающее устройство 1 движется со скоростью V и через интервалы времени At A R/V. где A R необходимое пространственное разрешение, с которым требуется получить значения коэффициентов ослабления, посылают зондирующие импульсы одновременно под не
менее чем пятью углами fi к линии направления движения в плоскости, проходящей через направление движения и исследуе- мыетрассы. Для получения общих рассеивающих точек щ, в которых определяются коэффициенты ослабления, (точек пересечения пяти лучей, посылаемых из различных местоположений приемно-излучающего устройства) посылка зондирующих импульсов должна осуществляться под четырьмя углами р в пределах 0° р 90° и углом р5 в пределах 90° р$ 180°. Величина углов р. i 1, 2, 3, 4 выбирается из условия получения постоянного пространственного разрешения (расстояние между двумя соседними общими рассеивающими точками) как по направлению движения (A R). так и в
VI
О 00
о о N
t.jp.T.T,,-7 31798664 4
направлении, перпендикулярном направле-вектором I (углом f i). Так как производ- нию движения (Д Н).ная по направлению равна градиенту, ум- Точки пересечения nj пяти направленийноженному на единичный вектор направле- зондирования (см. фиг. 1) удовлетворяют ус-ния, т. е. . ловию (пяти трасс зондирования, получав-5 д мых при посылке из пяти местоположенийдТ приемно-иэлучающего устройства при егогдеу - оператор градиента, то движении):
10 4-.nS(R..r.Ty.)(x.y) +
m-.te 1 1-2,3, 4; (1) )2 + (v - v)2 .
90° 05 180° +l.ftVlne(x,y)-2l,rt / Јl(XL,+
Vi ®
., ,«, -Vj) . (5)
Из (1) легко найти углы р, под которыми.
необходимо посылка импульсов света для1$ Выражение (5) можно записать следуюполучения точек пересечения rij с постоян-щим образом/
ным пространственным разрешением во
всей плоскости зондирования
д it20
p-arctgj p- (2).-2с (г)
06o3Ha4HB b(7)/b(T) 7)V(7)/E(r)
Выражение для сигналов обратного - -. д -.-.-. -+.+ .+.
рассеяния, полученных под разными углами Ф(г). г г vi) получим,
у (см. фиг. 1), имеет вид:25 что логарифмическая производная сигнала
Р(й:ГТ,);АРо1(Г-Н|2Ь(г)хобратного рассеяния ,.
xexP{-2lrf R-)da}, (3)L(R, г g (г) + $(Г)1 - 2 ,(г) (6)
0 30
В прямоугольной системе координат,
где 1 -единичный вектор направления зон-совпадающей с направлением движения
дирования(ось х). выражение (6) принимает вид:
I - Vfx xf + rv Yf35 ЦР, +1vstn 9 +
Ч |r K1 Vх . J +СУ Y) + l$cos# + 2e(r) (7)
fr .-
x, у - соответственно координаты точек. Учитывая, что IV Vx,. I Ф 1,
трассы зондирования под углом де; X, Y -j Ф Фу- проекции 7, ФнаТи
координаты точек посылки зондирующего40
излучения под углом Р0 - мощность зон-L(R, г, 1) Vxcos рь - Vysin i +
дирующего мпульса: А -аппаратурная по-+ Фх cos y5j + Фу sin fl - 2 к(г) (8) стоянная;В(г)-лидарное отношение в T04Kje
7к{г5-коэффициент ослабления излучения вДля пяти различных углов посылки имточке г; R, г-соответственно радиус-векторы45 пульсов зондирования , задаваемых соточек посылки зондирующего излучения;гласно условию (2), можно записать
а - подынтегральная переменная. Пролога-следующую систему уравнений в каждой из
рифмировав (3), восстановленное на квад-точек П) при заданном ДР и ДН (см. фиг. 1): рат расстояния I.r-Rl получим
.. L(Ri, rij. ) . Vxcosy i +Vysl ny)i +
lnS(R, r, lyj ) + Inb(r) ++ yi + ys.tn ( - If. (rij)
4|ne(T)-- 2 / fifR ayda, (4)L(R,.i, П), ) VxcoST2 + Vysin +
о + lVsin / -2(rij)
„ L(Ri+2, nj, (рз) Vxcos + Vysin рз +
где S(PT, Т, Ц-) - P(R. Tyj) - сигнал55 + «Kcos + - 2р(щ)
обратного рассеяния, восстановленный наL(Ri+3, nj, po) Vxcos ( + Vysin yJ4 + .:
квадрат расстояния IГ- . + cos. + «Pysin /i - 2;;(nj)
Возьмем производную в точке 1Ггю на-L(Ri--2, Hj. 955) Vxcos f% + Vysi.n у, -fправлению зондирования, задаваемомуч- cos f% + ,- 2(r) (9)t.jp.T.T,, (г)
где Ri, Ri+i, Rn-2, Ri+з, Ri-2 - точки посылки зондирующего излучения;
nj - общая рассеивающая точка для пяти различных направлений посылки зондирующих импульсов, в которой определяется коэффициент ослабления.
Решение системы линейных уравнений (9) относительно к (nj), лежащих в стороне от направления перемещения, таким образом, имеет вид (согласно формулы Крамера)
Ј(nj) Ai/A,
(Ю)
где А- определитель системы (9), AI - определитель, полученный из определителя А заменой последнего столбца столбцом из свободных членов
cos cos р-( sin 1-2
COS (pi Sln$2 COS (fa Sin (pi - 2
A cos рз sin (рз - 2 cos ip/n cos PA sin - 2 cos p5 siny cos p$ sin - 2
cos p cos pi sin L(Rinj, )
COS pi COS (pi Slnyfc L(Rinj, pi} COS p3 COS Sin L(R|r|j, рз) COS рл COS Sin 1(Р|Гц, 4) SlnyJg COS /% Sin (fb L(Ririj, )
35
Очевидно, что изменяя (вращая) плоскость посылки зондирующих импульсов, можно значения коэффициента ослабления получать дистанционно в произвольных точках пространства.
Из (9) легко также определить Vx, Vy, &, 1 а начит, и относительный градиент. (r)/b(r) лидарного отношения и относи- тельныЈ градиент коэффициента ослабления n
®/Е(Г).
Таким образом, предлагаемый способ с использованием движения позволяет расширить функциональные возможности прототипа за счет дистанционного определения значений коэффициентов ослабления для трасс несовпадающих с направлением
45
10
15
0
5
0
5
n
движения (в прототипе значения f определяются только по одной трассе зондирования, совпадающей с направлением движения). При этом резко возрастает объем получаемой измерительной информации. Очень важно и то, что расширение функциональных возможностей (приобретение дистанционности) сопровождается сохранением высокой точности определения коэффициентов ослабления в произвольных точках пространства, удаленных от приёмно-излучающего устройства, т к. при этом не используется ни априорная информация, ни какие-либо допущения о среде.
Формула изобретения Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред путем посылки с перемещающегося приемно-излу- чающего устройства импульсов света малой длительности, преобразования рассеянного в обратном направлении света в электрические сигналы при увеличении усиления принятых сигналов пропорционально квадрату текущего времени, отсчитываемого с момента посылки импульсов света, отличаю щий с я тем, что, с целью определения оптических характеристик по трассам, не совпадающим с направлением движения, импульсы света посылают через интервалы времени A t A R/V в одной плоскости проходящей через направление движения и исследуемые трассы одновре5
(АШ
мен но под углами y5| arctg г- ,rni
V д к/
90°, и
90° р5 180°, ...4, к линии направления движения, где A R, АН- соответственно заданные пространственные разрешения по направлению движения ив направлении, перпендикулярном направлению движения, V - скорость перемещения приёмно-излучающего устройства, а о величине коэффициентов ослабления по трассам в плоскости посылки импульсов света судят по полученным принятым сигналам и величинам углов (ft .
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред | 1981 |
|
SU966639A1 |
Способ дистанционного оптического зондирования рассеивающей среды | 1988 |
|
SU1624380A1 |
Способ определения прозрачности рассеивающих сред | 1988 |
|
SU1603254A1 |
Способ определения прозрачности участка рассеивающей среды | 1987 |
|
SU1523974A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ В ЦЕНТРЕ УЧАСТКА НЕОДНОРОДНОЙ АТМОСФЕРЫ | 1992 |
|
RU2041475C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ, КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТ РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД НА ДВУХВОЛНОВОМ ЛАЗЕРЕ | 2011 |
|
RU2480737C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ АТМОСФЕРЫ | 1992 |
|
RU2018104C1 |
СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ | 2010 |
|
RU2441261C1 |
Способ дистанционного оптического зондирования неоднородной атмосферы | 2015 |
|
RU2624834C2 |
СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ АТМОСФЕРЫ | 2011 |
|
RU2473931C1 |
Использование: область метеорологии и гидрологии, измерение оптических характеристик атмосферы и гидросферы. Сущность изобретения: определение оптических характеристик по трассам, не совпадающим с направлением движения приемно-излучаю- щего устройства. Импульсы света посылают через интервалы времени At Л R/V в одной плоскости, проходящей через направление движения и исследуемые трассы, одновременно под углами 0° fi arctg(j д R ) 90°, 90° у 180°, , .... 4 к линии направления движения, где A R, Л Н соответственно необходимые пространственные разрешения по направлению движения и в направлении, перпендикулярном направлению движения, V - скорость перемещения приемно-излучэю- щего устройства. О величине коэффициентов ослабления по трассам в плоскости посылки импульсов света судят по полученным принятым сигналам и величинам углов р. 1 ил.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ | 0 |
|
SU390401A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Приспособление для склейки фанер в стыках | 1924 |
|
SU1973A1 |
Авторское свидетельство СССР № 835233, кл, G 01 N 21/47 | |||
Дверной замок, автоматически запирающийся на ригель, удерживаемый в крайних своих положениях помощью серии парных, симметрично расположенных цугальт | 1914 |
|
SU1979A1 |
Авторское свидетельство СССР N 988077 | |||
кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1993-02-28—Публикация
1990-09-14—Подача