Устройство для измерения структурной характеристики показателя преломления турбулентной среды

Устройство для измерения структурной характеристики показателя преломления турбулентной среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОЙ СРЕДЫ, содержащее установленные в корпусе по ходу луча источник излучения, коллимирующую оптическую систему, светоделительную пластинку, светофильтры и два фотоприемника, подключенные к блоку регистрации, о т. личающееся тем, что с целью расширения области применения, в него дополнительно введены подвижный модуль, прикрепленный с помощью направляющих к наружной стенке корпуса и два чувствительных элемента в виде плоскопараллельных пластин с закрепленными на их рабочих поверхностях призмами и с отражающими покрытиями на торцах, причем один чувствительный элемент установлен в подвижном модуле и оптически связан с помощью гибкого световода и согласующей системы с одним из фотоприемников, а другой чувствитель- S ньм элемент установлен в корпусе (Л по ходу луча перед светофильтром другого фотоприемника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) ((() 4(51) G 01 N 21/41 р. К„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° «4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ н латогсноью свидетельств (21) 3582082/24-25 (22) 21.04.83 (46) 07.04,85. Бюл. ¹ 13 (72) В.Н. Стасенко, В.Т. Савостьяненко, Н.Б. Нечаева и А.И. Крыжановская (53) 535.321.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 386325, кл. С 01 N 21/46, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 568876, кл. С 01 N 21/46, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ .ТУРБУЛЕНТНОЙ СРЕДЫ, содержащее установленные в корпусе по ходу луча источник излучения, коллимирующую оптическую систему, светоделительную пластинку, светофильтры и два фотоприемника, подключенные к блоку регистрации, о т.— л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения области применения, в него дополнительно введены подвижный модуль, прикрепленный с помощью направляющих к наружной стенке корпуса и два чувствительнык элемента в виде плоскопараллельных пластин с закрепленными на их рабочих поверхностях призмами и с отражающими покрытиями на торцах, причем один чувствительный элемент установлен в подвижном модуле и оптически связан с помощью гибкого световода и согласующей системы с одним из фотоприемников, а другой чувствитель- Я

9 ный элемент установлен в корпусе по ходу луча перед светофильтром другого фотоприемника.

С::

1149145

<О г рр

Изобретение относится к океанологическим и атмосферным ?(сследованиям и может быть использовано при создании дистанционных устройств комплексного определения параметров морской среды.

Известно устройство для измерения структурной характеристики показателя преломления атмосферы, состоящее из источника и приемника излучения, диафрагмы, оптической фокусирующей системы и блока регистрации среднего по времени светового потока !11 .

Педостатками устройства являются сложность конструкции я низкая точность язмереiièé. (1аиболее близким по технической сущпос гя к изобрс тению яьс!яется уст— ройс fno для измерения с fp5"I< гурнсй х=if:актеристики показателя преломлен?!я турбу. !å I T?Io?? среды, содержащее уст;1нсв.(енные в корпусе по ходу лу-?п исто пик излучения, коллямирую(цую слтя !О скую систему, светоделягель.(у?с) п.-астинку, светофильтры я

1-Ва Я)ОТО(1»)ЯРМ(эиl" а э ПОД КЛЮ)-P Е(НЫЕ К блоку )cf . страцяи (2) .

H"JocT:EòIi((ях расстояниях яеме р?< -»Ль(х — n» с

Пе (ь изобретения — расширение (" <б ?1 ) э f H»» Э ?<» < Г;. » Е Н И Я

Поставпен ая це (ь достя?.ается тем» (то il устройство;пя измерения стр<,к (урно?! Ка()((к! еря.„--, IE

ДО!(OJI((H1 Е Ib?1<Р H(J»»ДЕ?lhl r(О (В((,<Н(ЬЯ(модуль, прикрепленный с помощью направляющих к наружной стенке кор< Г\

?(Уса H ДВ а (Iyl(C TE! iH I(8 TО1)пах»!ри чем Один чувствятепьный э?е((е?!т установ)(г?! в подвиж?(о(! мод) Ip и Оптя (с ски CBR зан с (

H C.ОГ На C y Ющ< I Г! (Т ГгЛ! l С О, I?(H 4 ЯЗ фотоприемников, а другой чувствительный элемент установлен.в корпусе по ходу луча перед светофильтром другого фотоприемника.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, модулятор 2, коллимирующую оптическую систему 3 и 4, светоделительную пластинку 5, поворотные зеркала 6-8, светофил, — 11

» гибкий световод 12, две плоскопараллельные пластинки 13 и 14 тига .!1юммера, два фотоэлектронных умножителя 15 16, согласую(цие ((инзы

17-20, предварительные усилители

21-23,датчик ?4 давления., направляющую 5 перемещения подвижного моду ) С ля 26 с чувствительным элементом (и(!аст(лнкой(14, кабельну?о ли IH?J 27, преобразователь 28 электрических сигналов и блок 29 регистрации.

Устрояство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 излучения (ОКП(модулируется с помощью модулятора 2, расширяется и коллямHpóåòñÿ сптической системой

3 и 4. Светоделятельной пластинкой э с большим коэффициентом отражения, чем пропускания, световой поток делятся на два пучка, причем для вы— равпивания пучков применяется светофильтр 9 типа H(. Пучок света, прошедший пластинку 5 и отклоненный зеркалом 6, попадает на светофильтр 9, призму 30 и пластинку 13» Пучок све— та многократно отражается от рабочих

1(ОБ(рхностсй пластинки 13 под углОм» близким к углу полного внутреннего

Отражения. Призма 30, наклеенная на поверхность пластинки 13 cf(óæHT для уменьшения потерь света ч "-меньшения размеров чувствительного элемента.

Рабо !ая час гь пластинки находится в ясс:(едуемой сре»?е. Световой поток, прс)шс д(иий пластинку 13, отклоняющее верка;10 7 я светофилыр 10» предназначс Нный для 5<меньшеняя влияния спектральной составляюшей фоновой засветки попа;.(ает чере з согласующую линзу 1 7 на фотоэлектронный ум— ножптель 15, сигнал с которогo после предварятерльпогo усилителя 21 по<-ту— пает по кабе.!ьной линии 27 в блок 28 преобразования "-(ектрическс) () сиг— нала. Другая ча(.ть с.ветово< О потока послp Г нетоделитс ьнои 11)(а ".тинки 5

1149145

D„(r) g и (r) о "«4о о

D (r) — структурная функция показателя преломления;

r — расстояние, на котором производят измерения; — внутренний масштаб турбулентности (от нескольгде попадает на согласующую линзу 18, гибкий световод 12, коллимирующую линзу 19, призму 31, пластинку 14 и и после многократного отражения через светофильтр 11 и линзу 20 поступает на фотоэлектронный умножитель

16, сигнал с которого после предварительного усилителя 22 поступает по кабельной линии 27 в блок 28 преобразования электрических сигналов ° 10

Гибкий световод 12 одним концом жестко закреплен в корпусе устройства

32, а другим концом — в вынесенном в среду подвижном модуле 26, в котором установлена пластинка )4, что позволяет совершать перемещение вынесенного чувствительного элемента

14 по направляющей 25. Одновременно с поступлением сигналов, пропорциональных показателям преломления сре- 2ц ды с электронных устройств 15, 21 и

16, 22, в преобразователь 28 через усилитель 23 поступает сигнал от датчика 24 давления, пропорциональный величине избыточного давления.

В преобразователе 28 по сигналам, пропорциональным величинам n <,,n и избыточному давлению (глубине Н), определяется осредненное значение разности показателей преломления 6 и и вычисляется структурная характеристика показателя преломления С на

2 и основе формулы ких миллиметров до 1 см);

1, — внешний масштаб турбуо лентности (от десятков сантиметров до метров).

Использование разности двух измеряемых потоков для определения градиента показателя преломления и структурной характеристики показателя преломления турбулентной среды позволяет устранить влияние нестабильности излучения источника света, приводит к уменьшению уровня фоновых засветок. Определение разности уровней выходных потоков по отраженной компоненте падающего потока позво-, ляет избежать учета потерь на рассеяние в турбулентной морской среде, а также уменьшить влияние аберраций на искажение выходного светового потока, что приводит к значительному снижению требований к точности изготовления оптических элементов устройства. Установка чувствительных элементов предлагаемого устройства в специальном обтекателе позволяет устранить влияние гидродинамических наложений, возникающих во время зондирования.

Изобретение позволяет получить т значения Сп как для воздушной, так и морской среды на разных глубинах и разных, в том числе малых, базовых расстояниях, а также одновременно получить распределение градиента показателя .преломления и абсолютного значения показателя-преломления, приведенного к центру базы, по глубине, определить характеристики изменчивости показателя преломления на разных глубинах (например, числа Кокса), что дает возможность определить элементы микроструктуры гидрооптического поля.

Состалитель В. Кралцол

Редактор >, Н1рколедкая Техред С.Геге- а 1<,оррек -.op 11, Силидкая

Закал 1Я/1/29 Тираж 897 Подписное

В!11ИП 1 1 >с;дарстленного комитета СССР

",:о пе.па" нз Лретений и открытий

1; ii;, ".; .;i а,, 1- 5, Раушская наб., д. 4 !5

"я --"= i (11 1 Г1; r" л ", г „Ужгоро i, ys: . 11роектная,