Оптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы Советский патент 1981 года по МПК G01W1/00 

(54) ОПТИЧЕСКСЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике, касается измерения оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля, может быть использовано для контроля уровня загрязненности атмосферы, а также распознавания кристаллических и градоопасньк облаков и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 73141О. В основном авт. св. Jvfe 731410 описано устройство, содержащее источник поляризоващого излучения и приемную сие тему, состоящую из оптического телескопа и последовательно установленных поворотной четвертьволновой фазовой Ш1астннк поляризацисяного расщепителя-анализатора И двух фотодетекторов, связанных с блоком регистрации 1X1 Поворот фазовсЛ пласгинки обеспечивает возможность фиксации ее оси наибольшего пропускания в вертикальной или горизситальнсй плоскостях перп«1ДИкулярно оптической оси приемного телескопа и под углом 45 к этому расположению. При использовании этого устройства в атмосферу посьшается поляризованное излучение, описываемое вектором-столбцом CTOKCB PQ, QO Uoi KO и измерениями при двух положениях фазовой пластинки определяются параметры Стокса З ,(1,U | рассеянного в на11равлении назад излучения. При этом непосредственному измерению подлежат параметры , QL , V , а параметр О рассчитывается из известных соотношенийи 1с X dycosa (1) V uaxOtvS Таким образом, по измеренному параметру V из (2) определяется фазовый угол j-, а затем по формуле (1) рассчитывается параметр U . С этим параметром связан угол поворота плоскости поляризации, по которому н судят о преимущественном направлении ориентации несферических частиц. Реализованные в устройстве соогношения (1), (2) строго применкмь топьKb для полностью пол$фиаованного излучения. При наличии в ансамбле рассеивающих частиц некоторой разупорядочности в рассеянном излучении будет .присутствовать деполяризованная компо нента, котфая при использовании соотношений (1,2) приведет к тому, что угол поворота плоскости поляризации будет определен с ошибкой, тем большей, чем больше степень разупорядочности частиц. Цель изобретения - повьшение точности изменений, Это достигается тем, что в устройств расщепитель-анализатор установлен с воз можностью поворота относительно оптиче ской оси прием 1ого телескопа. Угловое n ложение относительно оси приемного телескопа при этом огределяется фиксированным положением четвертьволновой фазовой пластинки. Это позволяет произвести измерение в отличном от первоначального поляризованном .базисе, так чт третий параметр Стокса U определяется из непосредственно измеряемых величин. Тем самым устраняется методическая по грешность в огфеделении угла повфота плоскости преимущественной поляризации и, следовательно, увеличивается точность определения направления преимущественно ориентации частиц. Другими, словами, предлагаемое устройство позволяет произвести дополнител ную операцию, в результате котфой увеличиваются инффмативность и точность измфеИ, На чертеже представлена структурная электрическая схема оптического поляризованного устройства для зондирования атмосферы. Рядом с источником поляризованного излучения расположен приемный телескоп 2с углом поля зрения, целиком охватывающим весь световой пучок, направленный в атмосферу. Непосредственно за ф кальной плоскостью приемного телескопа расположена поворотная фазовая пластинка 3, за которой установлен поворотный аоп5физованный расщепитель-анализатф 4, имеющий линейные размеры, гфевьоиающие диаметр падающего на них светового пучка, На выходе поляризованного рас щепителя-анализатора на пути разделенны световых пучков установлены фотодетекторы 5 и 6, оптически связанные с расщепителем-анализатором. 4, а электричес ки - с блсжом регистрации 7. Устройство работает следующим офазом. От источника излучения 1 в атмосферу посылается поляризованное излучение. Рассеянное в обратном направлении излучение поступает на приемный телескоп 2 и Далее на фазовую пластинку 3 и расщепитель-анализатор 4, Поляризованный расщепитель-анализатор разделяет световой поток на два луча со взаимно ортогональными компонентами и направляет их на фотодетекторы 5 и 6, где оптические сигналы преобразуются в электрические и фиксируются в блоке регистрации 7,В начальный момент времени в блоке регистрации 7 фиксируются сигналы, ксзгда азимут оси наибольшей скорости фазовой пластинки составляет 90, и расщепитель-анализатф согласован с плоскостью поляризации источника излучения. Из этого измерения определяется второй компонент вектора Стокса рассеянного излучения. Во втсрой момент времени при TOMI же положении расщепителя-анализатора и ориентации фазовой пластинки под азимутальным улуглом 45 вновь производится зондирование, и по зарегистрированным в блоке 7 сигналам определяют четвертьй компонент вектора Стокса, При последующем зондировании расщепитель-анализатсф поворачивают вокруг оптической оси на 45° и вновь фиксируют отравленные сигналы в блоке 7 и определяют значение третьего компонента вектора Стокса U , который определяется как разность нормированных интенсивностей двух пучков с взаимно ортогональными поляризациями, измеренных при одновременном повороте фазовой пластинки и расщепителя-анализатора на 45® относительно первоначального положения. Формула изобретения i Оптическое поляризационное устройство для заддирования атмосферы по авт, ев, № 73141О, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений пространственной фиентации частиц, в нем расщепитель-анализатор установлен с возможностью поворота относительно оптической оси приемного телескопа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Х 731410, кл.а01Х1и 1/00, 1978 (прототип).

/

ГТИ-Д

IdZZr