Способ оптического зондирования атмосферы Советский патент 1992 года по МПК G01N1/00 

Изобретение относится к области атмосферной оптики и может быть использовано для дистанционного оперативного определения лазерно-локационными методами усредненного показателя ослабления оптического излучения (т.е. фактически, прозрачности) в атмосфере.

Известны способы лазерно-локационного (лидарного) определения показателя ослабления (прозрачности) в атмосфере. Так. в атмосферу посылают импульс излучения, принимаемый эхо-сигнал усилива1бт пропорционально квадрату текущего времени и преобразованный сигнал накаплиёают до максимально возможного значения. Однако для достижения приемлемой точности должна быть прозондирована атмосфера с оптической толщей, равной двум-трем единицам. Значит, при этом методе должна зондироваться либо только сильно мутная атмосфера, либо лидар должен быть весьма мощным.

Наиболее близким к изобретению является способ оптического зондирования, заключающийся в посылке импульса оптического излучения, приеме эхо-сигнала, усилении его пропорционально квадрату текущего времени от момента посылки зондирующего импульса и накопления усиленного сигнала в течение заданного времени, по суммарной величине которого судят о прозрачности атмосферы.

Однако этот способ имеет недостаточно высокую точность.

Целью изобретения является повышение точности определения усредненного показателя рассеяния.

Поставленная цель достигается тем, что эхо-сигнал дополнительно усиливают проК С порционально sin -п-Л, где С - скорость

света; t - текущее время. Коэффициент К изменяют для каждого последующего зондирующего импульса, а пределы его изменения зависят от минимального и максимального ожидаемых априорно.значеHV M показателя ослабления. Каждый такой усиленный сигнал накапливают (интегрируют) от момента посылки импульса в атмосферу до затухания эхо-сигнала, и из последовательности накопленных величин выбирают максимальную. Значение коэффициента Кмакс в этом случае линейно связано со средним показателем ослабления атмосферы

Кма

а КС

а

где а - показатель ослабления.

Для првыщения точности измерений мощность импульсов получения необходимо контролировать.

На чертеже представлена блок-схема устройства, которое позволяет реализов.ать заявляемый способ, где 1 - источник импульсного оптического излучения, 2 - блок управления; 3 - приемник оптического рассеянного излучения; 4 - усилитель по квадрату времени; 5 - усилитель по синусоиде; 6

-накопитель (интегрирующий усилитель); 7

-ячейки памяти для запоминания усиленных и накопленных сигналов; 8 - блок определения максимального значения накопленных величин и 9 - индикаторное устройство.

Устройство работает следующим образом.

Блок управления 2 запускает источник импульсного излучения (лазер) 1, усилитель

4 и усилитель 5, устанавливая одновременно на последнем начальное значение коэффициента К KI. Начальное значение К Ki, конечное значение К Кп. а также общее количество вспышек лазера, необходимое для зондирования, устанавливаются на блоке управления априорно, исходя из атмосферных условий и требуемой точности измерения.

Рассеянное атмосферой излучение принимается и детектируется приемником 3, а затем усиливается усилителем 4 пропорционально квадрату текущего времени, отерты ваемого от момента посылки зондирующего импульса. Этот усилитель компенсирует неинформативную часть лидарного эхо-сигнала, связанную с его осл лением по известному закону за счет изменения расстояния. Далее сигнал усилиKi G телем 5 усиливается по закону sin „ t,

интегрируется в накопителе 6 и запоминается в первой из ячеек памяти 7. Во втором цикле блок управления 2 запускает лазер I, усилители 4 и 5, устанавливая одновремеино на последнем значение коэффициента К К2. Принятый эхо-сигнал усиливается по

t/ f

закону ,азатем по закону sin „ t, интегрируется в накопителе 6 и запоминается во второй из ячеек памяти 7. Таким образом, после окончания п-го цикла работы устройства в ячейках памяти 7 записаны коэффициенты разложения принятого сигнала в ряд Фурье по синусам. Данный ряд коэффициентов обладает абсолютным максимумом. Блок определения максимальной величины 8 выделяет ячейку памяти с максимальным, накопленным сигналом, которая соответствовала работе усилителя 5 по

КС

закону sin t. Индикаторное устройство представляет значение показателей ослабления а в виде а Кмакс/2.

СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ путем посылки импульсов оптического излучения, приема эхо-сигналов, усиления их пропорционально квадрату текущего времени от момента.посылки зондирующего импульса и накопления усиленных сигналов, отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения усредненного по трассе зондирования показателя ослабления, приня' тые эхо-сигналы дополнительно усиливаютКСпропорционально sin "n^t, где С-скоростьсвета: t - текущее время,- К - коэффициент, заданный для каждого последующего зондирующего импульса в зависимости от ожидаемых значений показателя ослабления атмосферы, а из последовательности накопленных сигналов для нескольких импульсов выделяют максимальный, по которому судят о показателе-ослабления.