Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред в условиях слабых световых потоков

Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред в условиях слабых световых потоков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к метеорологии и гидрологии. Цель изобретения - повышение точности определения оптических характеристик рассеивающих сред. Для определения искомых параметров необходимо измерять .число фотонов , пришедших с исследуемого участка, а также сигналы, пропорциональные соответственно сумме значений текущего времени прихода фотонов , сумме квадратов значений текущего времени и т.д., что позволяет повысить точность определения оптически: ) характеристик в условиях приема слабых световых потоков обратнорассеянного излучения. Необходимость измерения сравнительно малого числа характеристик сигнала позволяет упростить регистрирующую аппаратуру при одновременном повышении ее информативности . 1Х

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9! а>

>» 4 С 01 W 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3864773/24-10 (22) 11.03.85 (46) 07 ° 08.87. Бюл. М 29 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.H.Ñåâ÷åíêî Белорусского государственного университета им. В.И.Ленина (72) Н.М.Сергеев, M.A.Èâàíîâ, Д.А.Ашкинадзе, В.П.Кузнецов и M.M.Кугейко (53) 551.501 (088.8) (56) Волохатюк В.А., Кочетков В.М.

Вопросы оптической локации. - M.:

Советское радио, 1970, с. 256.

Авторское свидетельство СССР

Ф 553562, кл. G 01 W 1/00, 1974. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД В

УСЛОВИЯХ СЛАБЫХ СВЕТОВЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к метеорологии и гидрологии. Цель изобретения повышение точности определения оптических характеристик рассеивающих сред. Для определения искомых параметров необходимо измерять число фотонов, пришедших с исследуемого участка, а также сигналы, пропорциональные соответственно сумме значений текущего времени прихода фотонов, сумме квадратов значений текущего времени и т.д., что позволяет повысить точность определения оптических характеристик в условиях приема слабых световых потоков обратнорассеянного излучения. Необходимость измерения сравнительно малого числа характеристик сигнала позволяет упростить регистрирующую аппаратуру при одновременном повышении ее информативности.!

328778

Изобретение относится к метеорологии и гидрологии и может быть использовано дня определения оптических характеристик рассеивающих сред в условиях регистрации слабых сигналов обратного рассеивания, например, в целях контроля загрязнения воздушного бассейна.

Цель изобретения — повышение точ- )0 ности определения оптических характеристик рассеивающих сред.

Способ реализуется следующим образом. (Известно, что величина сигнала об- )5 ратного рассеяния описывается уравнением лазерной локации

25

exg(f (c)) (t) Т, II п

+а + t;+...+а " t; — Я1п V(t )

40 к 14 1 и11 1е1

ct — -2 (- (- — ) dc. +

»2 где ()(») = --; f(c)

Р(+ 1n 6(--)

ct

Разложим функц1(ю f (t) в ряд Тейлора, ограничиваясь m первыми членами

В этом случае интенсивность сигнала обратного рассеяния принимает

13 ИД ехр F(t)

S(t)

Ч(») 55 чения

S(t) = --„Ьл(— ) ехр (-? ) (-,— ) dt, о где t — текущее премя,отсчитываемое с моменга посылки эондирующего импульса; с — скорость света; с» — — расстояние от лидара до ис2 следуемого участка среды;

6 . — коэффициент обратного рассеяния;

Š— коэффициент ослабления оптического излучения;

A пост оя11ныи Ko эф()1ици11HT 011 ределяекый энергетическим потенциалом лидара и независящий от внешних условий.

Представим сигнал обратного рассеяния в виде

f(t) = а,+а, »+; . » + ..+а» = Г (c) Коэ(1)фициенты а„полинома F,„(t) можно опр еделит ь методом максимал ьного правдоподобия., )е1 (ствнтельно, вероятность обнаруж((ния первогo фотона Р(» ) н беско1 неч.(о калом интервале времени (t,, t + dt ) равна

P(t, ) =S(CI ) ехр — S(c ) d< dt

Т, (11,, ) — интервал врскени регистрации пуанссононского потока. Соответственно вероятность регистрации фотонов на интервалах (»,, t, + dt Ij,,1,).„., ",1, t,,t + dt,... описывается произведением т, и ехр — S(c.) dc p S(t;) dt„

1= т, и функция правдоподобия 1. прихода фотонов но времена C принимает вид

)-(F /t)

Т2 г ех Гч„(») I 1-1 ехр Р,„(»; )

„„1

Погарифмическая функция правдо1(одобия имеет вид

Т2

In(1.(Г ГГ)1 = — J Я() (Г +

Г1

< т, у 1п ехр(а,t;+a»t;+...+aI,»;+...+a„t )

9 (c;) т2

11 Г(S(t)dc+a, 1+а Q t.+. ° .+

i=(1 1

Наличие в выражении членов вида

6 и и и

;> t, »;;... .c,.,... > t независящих от искомых параметров а„, указывает на то, что для определения искомых параметров необходимо измерять число фотонов, пришедших с исследуемого участка, а также сигналы, пропорциональные соответственно сумке значений текущего времени прихода фотонов, сумме квадратов значений текущего времени и т.д.

В качестве оценок для искомых параметров а выбираются такие значел К ния а„, при которых функция правдоподобия достигает наибольшего зна13287

78 4

Кроме того, необходимость измерения при этом сравнительно малого (по сравнению с методом счета фотонов) числа характеристик сигнала о (статистик типа W t, .Е.: t; ,Е.,,...,Kt, где k ), 1), позволяет значительно упростить регистрирующую аппаратуру при одновременном повышении ее информативности.

Формула изобретения ного излучения.

Составитель В.Досов

Техред M.Õîäàíè÷ ..Редактор О.Головач

Корректор А.Зимокосов

Заказ 3486/49 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В результате получаем сtn тему нелинейных уравнений т, 5 exp(go+a ч () 5

Т тк ехр(а,+a t+...+a t )dt р() т м ехр(а,+а „t+... +а, ) dt

Ч (t)

n(t ), 4 в которых () — выборочные моменты к

k-го порядка времени прихода фотонов.

Решая систему уравнений относительно а,,а„,...,а, получают иско15 мые значения параметров.

Как известно, оценки максимального правдоподобия являются асимптотически несмещенными и асимптотически эффективными. Последнее означает, что не 20 существует какой-либо несмещенной оценки параметров а,, имеющей меньшую дисперсию, нежели оценка максил мального правдоподобия а„.

Таким образом, накопление сигналов, пропорциональных сумме значений текущего времени прихода фотонов, сумме квадратов значений. текущего времени, сумме кубов значений текущего времени и т.д., позволяет повы- 0 сить точность определения оптических характеристик в условиях приема слабых световых потоков обратнорассеянСпособ определения оптических характеристик рассеивающих сред в условиях слабых световых потоков, включающий посыпку световых зондирующих импульсов и малой длительности в исследуемую среду, прием рассеянного в обратном направлении излучения, преобразование его фотонов в одноэлектронные импульсы и их регистрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения оптических характеристик рассеивающих сред, измеряют интервалы времени между моментом nocblJIKH зондирующего импульса и моментами регистрации одноэлектронных импульсов, а оптические характеристики среды определяют по статистическим моментам распределения измеренных интервалов времени не ниже первого порядка методом максимального правдоподобия для уравнения лазерной локации.