Устройство для дистанционного зондирования температуры атмосферы

Устройство для дистанционного зондирования температуры атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 И 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 2584114/10 (22) 01.43.78 (46) 30.02.93. Бюл. 1. 4 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СCCP (72) Ю.б.Аршинов (56) Inaban Н., Kobayasi Т,, Shimisi Н., International Laser Radar Conference - Sixth Conference on Laser.

Atmospheric Studies, September, 3-6, 1974, Japan.

Тезисы докладов IV Всесоюзного симпозиума по лазерному зондированию атмосферы, Томск, 1976, с. 189.

Изобретение относится к области метеорологических измерений и может быть использовано на метеостанциях и в лазерном зондировании атмосферы.

Известны устройства для дистанционного определения температуры атмосферы методами лазерного зондирования, основанные на использовании чисто вращательного спектра спонтанного комбинационного рассеяния света (СКР) молекул азота и кислорода, в которых участки чисто вращательного спектра . выделяются с помощью монохроматора.

Однако их работа ограничена ночными условиями из-эа влияния фона сплошного спектра излучения неба, которое является помехой при регистрации спектра СКР, имеющего дискретную

„„5U „„696838 А1 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ТЕНПЕРАТУРЫ АТМОСФЕРЫ, содержащее источник импульсного

HoHoxpoMBTH÷åñêoão излучения, приемное оптическое устройство, двойной монохроматор и фотоэлектронные умножители, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что,,с целью уменьшения уровня помех от фонового излучения, оно снабжено установленным перед входной щелью монохроматора интерферометром фабри-Перо, база которого равна

1/8 В, а длина волны возбуждающего

1 вращательная койстанта молекулы азо-. та, а К вЂ” целое число. структуру, и снижает этим точность измерений."

Наиболее близким к описываемому является устройство, содержащее передатчик монохроматического излучения в атмосферу, оптическое устройство для приема рассеянного атмосфе-. рой излучения, двойной монохроматор для выделения участков чисто вращательного спектра СКР азота (Я ) и кислорода (0 ) и фотоэлектронйые умножители для преобразования оптических сигналов в электрические.

Целью изобретения является уменьшение уровня помех от фонового излучения.

Это достигается тем, что устройство снабжено установленным перед вход696838 ной щелью монохроматора интерферометром фабри-Перо, база которого равна

1/8 В 1,„, а длина волны возбуждающего излучейия

В н, К + 3/2) где  — врацательная константа моN2 лекулы азота, 10

К - любое целое число.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство включает источник 1 импульсов монохроматического излучения в атмосферу, приемное оптическое устройство 2, интерферометр Фабри-Перо 3, фокусирующую оптику 4, двойной монохроматор 5 и блок 6 фотоэлектронных умножителей. 20

Источник 1 направляет в атмосферу импульс мо юхроматического излучения.

Приемное оптическое устройство 2 при- нимает рассеянное атмосферой излуче- 25 ние и в виде коллимированного пучка направляют его на интерферометр 3., Далее прошедшее через интерферометр фабри-Перо излучение с помощью фокусируюцей оптики 4 направляется на 30 входную щель двойного монохроматора

5. Интенсивность выделенных двойным монохроматором 5 участков чисто.вращательного спектра CKP молекул азота регистрируется фотоэлектронными умножителями 6. 35

Поскольку чисто вращательные спектры СКР азота и кислорода содержат наборы практически эквидистант- 40 ных линий, то фоновое излучение,всегда имеюцееся в атмосфере в видимом диапазоне длин волн, не совпадающее по длинам волн с линиями CKP можно удалить из спектра рассеянного излучения с помощью интерферометра фабри-Перо. Известно, что функция пропускания интерферометра фабри-Перо для коллимированного пучка света представляет собой периодическую функцию, имеющую набор равноотстоящих в шкале частот максимумов, расстояние между которыми равно

2t где - база интерферометра.

С другой стороны расстояние между линиями чисто врацательного спектра

CKP N или 02 в шкале частот определяется вращательной константой молекулы В см- и равно 4В для линий разной четности и 8В для линий одной четности, Так как концентраций молекул И в четыре раза больше, чем 0, а сечения рассеяния почти одинаковы, то интенсивность линий CKP азота также больше. Поэтому нужно подобрать базу интерферометра так, чтобы максимумы его функции пропускания совпадали с линиями чисто вращательного спектра CKP азота. Для этого t должна равняться t = 1/8 В 1 . При этом длина волны возбуждающего излучения ф должна удовлетворять усло-. вию

Н- Р-;376 2 где К - любое целое число. Это условие вытекает из того, что первые линии азота во вращательном спектре

CKP отстоят от частоты возбуждающего излучения на 8В g2 по обе от нее стороны, т.е. (1/%q - 1/ф zp, с„р )

= 6Вц2, с одной стороны, и с другой сторойы, частота 1/%g1, с„р должна совпадать с частотой одного из максимумов функции пропускания интерферометра - 1/9 = К/2t = 43 К, где К— любое целое число.

Таким образом, если в коллимированный пучок помещают интерферометр фабри-Перо с базой t = 1/8 В, то тем самым "очищается" излученйе от фона, не совпадаюцего по длинам волн с линиями врацательного спектра CKP.

Далее прошедший через интерферометр свет с помоцью фокусирующей оптики подается на входную щель двойного монохроматора, где по известной схеме выделяются участки врац|ательного спектра, измеряются их интенсивности, из отноШения которых далее находится значение температуры.

696838

Составитель

Редактор Т.Оарганова Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Самборская

Заказ 1090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, IOI