Способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха Советский патент 1977 года по МПК G01N21/46 G01C3/08 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ГРУППОВОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к области исследования физических свойств веществ с помощью оптических методов, в частности к измерению показателя преломления воздуха, и может быть использовано в метрологии, геодезии, связи и т.д.

Известен способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха путем измерения метеопараметров вдоль линии, для которой определяется показатель, и вычисления искомого показателя на основе проведенных измерений 1. Ввиду неточности и сложности измерения интегральных значений метеопараметров на линии, требующих либо моделирования термодинамического состояния атмосферы, либо непосредственного зондирования атмосферы с помощью летательных аппаратов, погрепшость определения интегрального группового показателя преломления по этому способу не меньще погрепшости измерения метеопараметров, а сложность измерений определяется сложностью проведения зондирования.

Известен также способ определения интегрального группового показателя преломления атмосферы путем передачи, приема и последующей обработки прощедших в воздухе электромагнитных колебаний двух частот, причем одна из них выбирается в

линии поглощения стабильной компоненты воздуха (например, кислорода) 2. Недостатком этою способа является низкая точность определения искомого показателя преломления ввиду неоднозначности факторов ослабления для обеих частот.

Известен способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха путем передачи, приема и последующей обработки прощедщих в воздущной среде модулированных по амплитуде несущих электромаг штных колебпшп двух различных частот, причем при приеме :з;1скгромагнитных колебаний измеряют в линейной мере разность фаз колебаний. .мод лирующих каждую из частот, а затем определяют Hirrerpa.ibHbifi групповой показатель преломления воздуха по cooiuoLuoiiMT:

(п„ -1)дв

п

гр

АПгро D

где гро значение группового р.ок; затс;1я преломлершя воздуха на выбранной частоте при стандартных условиях (температура О С, давлеш:е 760 мм рт.ст.);

ЛО - разность фаз в линейной мере колеРаний, модулирующих излучение каждой из частот; Длгр - разность групповыми показателями преломления воздуха при стандартных условиях для каждой из частот; О - расстсяние, пройденное несущими колебаниями в воздушной среде. Вышеуказанное соотношение обусловлено наличием дисперсии показателя преломления воздуха 3. Недостатками этого способа определения интегрального группового показателя преломления воздуха является по1шженная точность определения искомой величины из-за малой дисперсии воздуха Апгрц и высоких требований к точности измере имя ЛО, а также сложность реализации способа, требующая применения излучения не менее, чем двух частот, расположенных возможно дальше друг от друга по диапазону. 1Дельизобрете ШЯ - повьпление точности определения интегрального rpynnoBoio показателя преломле1шя воздуха при одновременном упрощении процесса измереШ1Й. Это достигается благодаря тому, что при приеме измеряют величину девиации несущей частоты и определяют искомый показатель преломления воздуха по формуле (n -1)дии JО Р mSll).(-l2RC Ban- -Ccu) где Асо- девиация несущей частоты, измеренная при приеме колебаний; m - коэффициент глубины амплитудной модулш|ии злектромагиигных колебаний при передаче; 1J- частота амилитуллш модуляции; В, С - ко: фф1П1, дасперсийнной формулы показателя преломления воздуха при стандартных условиях; с - скорость света в вакууме. Способ реализуют следующим образом. С конечного пункта линии, для которой требуется определитель ингегральньн групповой показатель преломления воздуха, передают : лектромагнигные колебания одной определенной частоты tJiFIpH передаче ли колебания модулируют по амплитуде частотой S2 и с коэффициентом глубины кюдуляции m , I) результате в воздух будет излучен сигнал вида ф mcQsfJt)5inuol, где Фтах - амишгтуда электромагнитных коле башш мри огсутствии модуляции; t текущее нремя. После прохождения в исследуемом воздухе расстояния D, колеГания описываются уравнением 4 ,x(i cos|:()-4(t)3, ГА«: гпах глахЬ- соьСр(су)Й ОЗcos(nt-KD)l Ч ()-ть1Т7 р{ш)й D3cos(SJi-KD) 1 drif p(u) -к,К - волновые числа соошетственно несущих и модулирующих колебаний. Измене1шя фазы и частоты во времени математически связаны между собой, что дает u,(t) .i.AcDstncat-Ko), лш т (a). В практических условиях всегда выполняется неравенство Р(ш)Г2- позтому девиация частоты несущих электромагнитных колебаний имеет величину .а.В.|р. При приеме измеряют зту девиацию и определяют интегральный групповой показатель преломле1шя воздуха по формуле (П - 1 ) Л If РTnSlD 12-ff c Buj + 9Ccju) Многочисленные расчетные данные показали, что точность определения интегрального группового показателя преломления воздуха по данному способу при известных методах измере1шя девиации составляет 5-10 1СГ, т.е. в 2-4 раза точнее, чем по известному способу. Кроме того, применение несущих электромагнитых колебаний одной частоты значительно упрощает модуляцию, передачу, прием и обработку сигналов по сравнению с двухчастотным фазовым способом. Формула изобретения Способ определе{шя интегрального группового показателя преломления воздуха путем передачи, приема и последующей обработки прошедших в воздушной среде, модулированных по амплитуде несущих электромагнитных колеба{шй, отличающийся тем, что, с целью повышения точноети определения показателя при одновременном упрощении процесса измерений, при приеме измеряют величину девиации несущей частоты и определяют искомый показатель преломления воздуха по формулеП -М -1)ДЩ гр mj2D(l2irc ba)t5CU где - значение группоБою показателя преломления воздуха на частоте несущих электрома|-нитных колебаний при сгапдартных условиях температура 0°С, данлепие 760 мм рт.сч.; До.) - девиация несуще частоты, и:)мерси11ая при приеме коясбаииГк

m - коэффициент глубины амплитудной модуляции электромагнитных колебаний при передаче:

О - частота амшшсудной модуляции;

D - расстояние, пройденное несущими колебаниями в воэдушнсж

В, С - коэффициент дишерсиоинсж формулы показателя преломления воэдуха при стандартных условиях;

с - скорость света в вакууме.

Ис1тачыики информации, принятые во внимание

при экспертизе:

3.Патент США N13424531,«56-4. 1969 г.