Способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха

Способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О Il Yi C Д 8 H Е оц 542127

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 11.09.75 (21) 2178521/25 с пв нсоед ив е,.ем заявки №вЂ” (51) М. Кл. G01 N 1,4К

//G 01 С 3/08

Государстеенный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (233 Приоритет (43) ОпУбликовано 05.01.7 . БюллЕтЕнь № 1 (53) удK 535.8.(088.8) (45) Дата опубликования описания 04.04.77 (72} Авторы изобретения

А. А. Генике и Ю. С. Галкин (71) Заявитель

Центральный научно — исследовательский институт геодезии, азросъемки и картографии (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, погрешность определения интегрального группового показателя преломления по этому способу не меньше погрешности измерения метеопараметров, а сложность измерений определяется сложностью проведения зондирования.

Известен также способ определения интегрального группового показателя преломления атмосферы путем передачи, приема и последующей обработки прошедших в воздухе электромагнитных колебаний двух частот, причем одна из них выбирается в линии поглощения. стабильной компоненты воздуха (например, кислорода) (2). Недостатком это о способа является вязкая точность определения I»окомого показателя преломления ввиду неоднозначности факторов ослабления для обеих астот.

Известен способ определения интегрального группового показателя преломления воздуха путем передачи, приема и последующей обработки про10 шедших в воздушной среде модулнрованвы; ю амплитуде несущих электромагнитных колсб.»нпй двух различных частот, причем при приеме:>ëoêòðoмагнитных колебаний»зз:геряют в линейной мер разность фаз колебаний.." тодулируюших каж ую гв

15 частот, а затем определяют интегральный г;упповой показатель преломл»ения воздуха по coo» ioio1евв» в» тьер =1+

РВ где пгро значение группового показатс:.я преломления воздуха на выбранной ча ToTe лрн стандартных усчовиях (температура 0 С, давлеш:с

760 мм рт.ст.);

ЬΠ— разность фаз в линейной мере колебаний»

25 модулирующих излучение каждой из частот;

542127 йпгр — разность межцу групповыми показатео лями преломления воздуха при стандартных усло. виях для каждой из частот;

Π— расстсяние, пройденное несущими колебаниями в воздушной среде.

Вышеуказанное соотношение обусловлено наличием дисперсии показателя преломления воздуха (3j. Недостатками этого способа определения интегрального группового показателя преломления воздуха является пониженная точность определения искомой величины из-за малой дисперсии воздуха

Лг<гр и высоких требований к точности измере» о ния ЙО, а также сложность реализации способа, требующая применения излучения не менее, чем двух частот, расположенных возможно дальше друг

or друга по диапазону.

Цель изобретения — повышение точности определения интегрального группового показателя прелоьгления воздуха при одновременном упрощении процесса измерешгй. Это достигается благодаря тому,,что при приеме измеряют величину девиации несущей частоты и определяют искомый показатель преломления воздуха гго формуле

32Ti С („"1)auu

"О

2 2

7 гп и Э(42)(С Всю+ Си ) где Л< э — девиация несущей частоты, измеренная при приеме колебаний;

m — коэффициент глубины амплитудной модуляции электромагннгных колебаний при передаче; (3 — sacroта амплитудной модуляции;

В, С вЂ” коэффициенты дисперсионной формулы показателя преломления воздуха при стандартных условиях; с — скоросгь света в вакууме.

Способ реализуют следующим образом.

С конечного пункта линии, для которой требуется определитель интегральный групповой показатель преломления воздуха, передают электромагнигнью колебания одной определенной частоты ьэ, При передаче э<и колебания модулируют ио амплитуде часг<л<эй (< и с коэффициентом глубины модуляции m „В результаге в воздух будет излучен сигнал вида

Ф" Ф ((> mсОsйt)si и сгэt, где Фпих — амплитуда электромагнитных колебаний нрн огсутствш! модуляции; т — гекущее время.

После нрбхождения в исследуемом воздухе расстояния О, коле< ания описываются уравнением

Ф = + „«)cos((изt-КЭ)-Ч(1)), ГА": F„ o<Ä«) =4 t„Ä)1+твсos(P(ro)g 1).) cos (At -k D)f

9(t)=тп ъ тч (p()Я D)cos(й1-KD) гр р(сгэ) = —

2с дю к,К вЂ” волновые числа соо<ветственно несущих и модулирующих колебаний.

Изменения фазы и частоты во времени математически связаны между собой, что дает шЩ = =tu>si (kt-К<<), ««t) откуда а го = m Я ватт (р ((и) Я. D 1.

В практических условиях всегда выполняет<.я неравенство р (ьэ) (22 D (1„ поэтому девиация частоты несущих электромагнитных колебаний имеет величину

m з дй р

Ьсо= c2 D —.

2С Д гэ

При приеме измеряют эту девиацию и определяют интегральный групповой показатель преломления воздуха по формуле

32 я С (и„-1) д<зэ

4 5 гРо я =1+

m Я D (12 )г С Виi+ уС цэ )

Многочисленные расчетные данные показали, что точность определения интегрального группового показателя преломления воздуха по данному способу при известных методах измерения девиации составляет 5 — 10 ° 10 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 rro сравнению с двухчастотным фазовым способом.

Формула изобретения ,р Способ определения интеграль<гого группового показателя преломления воздуха путем передачи, приема и последующей обработки прошедших в воздушной среде, модулированных по амплитуде несущих электромагнитных колебаний, о т и ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения точнос- ти определения показателя при одновременном упрощении процесса измерений, прн приеме измеряют величину девиации несущей частоты и определяют искомый показатель преломления воздуха но форбО муле

4 5

32 l? С (т<, — 4)Ьм

Л = <+

rP mi2 2 (I 2 O С2 Ь ж> 1. 5 С Ы где т1г„— значение груипово о показателя

1гo преломления воздуха иа частоте несущих электромагнитных колебгишй при сгандар<ных условиях (температура О С, давление 7бО мм рт.сэ..);

Л< > — девиация иесущен гасг«<ы, нзмерешгая

6В при приеме к<люб«ннй:

542127

Составитель Н. Гусева

Техред М. Ликович

Редактор R Лепилина

Корректор Т. Чаброва

Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4(5

Заказ 5957/28

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

m — коэффициент глубины амплитудной модуляции электромагнитных колебаний при передаче: и — частота амплитудной модуляции;

D — расстояние, пройденное несущими колебаниями в воздушной среде;

В, С вЂ” коэффициент дисперсионной формулы показателя преломления воздуха при стандартных условиях; с — скорость света в вакууме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Прилепин М, Т. Определение показателя преломления воздуха при измерении расстояний

Ь светодальномерами.-"Геодезия и картография", 1957, И -3, с. 20-30.

2.Queens Х.С., The usia of а1тпоарйемс

dispel f ioà i optica(! dis ja ce твеьо етпетзта, ЪиИ.et(n еодей срье 1968, %9, стр. 277-291.

10 3. Патент США N 3424531,@56-4. 1969 г.