Дисперсионный способ измерения астрономической рефракции — SU 659942 (original) (raw)
(088,8) по делам изобретений открытий(45) Дата опубликования описания 30,04.79(72) Авторы изобретения М. Т. Прилепин и Г. А. Шануров Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии(54) ДИСПЕРСИОННЪЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АСТРОНОМИЧЕСКОЙ РЕФРАКЦИИИзобретение относится к области геодезии, в частности к способам измерения рефракции при астрономогеодезических наблюдениях,Известны дисперсионные способы измерения рефракции, заключающиеся в сравнении рефракции волн двух длин с помощью интерферометров.Известен, например, способ определения атмосферной рефракции при астрономических измерениях, заключающийся в приеме светового сигнала от звезды, пропускании его через блок вращающихся светофильтров, через вращающийся сканирующий элемент, формировании из светового сигнала с помощью детектора и электронной схемы электрического сигнала и определении угла дисперсии звезды по длительности электрического сигнала 1,Недостатком этого способа является необходимость при реализации способа при помощи устройства, использовать вращающиеся в процессе наблюдений оптические элементы, что влечет неизбежные вибрации устройства. Другой недостаток - необходимость точного визирования на звезду и гидирования ее в процсссе измерения, чему препятствуют вибрации устройства и атмосферные флуктуации изображения звезды,Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является дисперсионный способ измерения астрономической рефракции путем приема световых сигналов на нескольких длинах волн с по 5 мощью двухканального приемного устройства, фильтрации, усиления, сравнения, регистрации и определения угла дисперсии 21, Основным недостатком этого способа является необходимость использования ис 10 кусственного источника излучения сложнойконструкции и, как следствие, невозможность измерить атмосферную рефракцию при наблюдениях источника немодулированного излучения, например такого, как15 звезда.Целью изобретения является повышениеточности измерения при использовании нсмодулированного излучения. Для достижения цели изобретения каждый из принятых 20 сигналов смешивают со световыми сигналами двух различных частот, после фильтрации квадрируют, сравнение производят непрсрывно по квадрату мощности, а угол дисперсии определяют по формуле250=(т) Ь 1.2 А Л)ф 2где Лр - разность двух измеренных углов;30 1 12 - частоты излучения.Сушность способа заключается в стедуюгцем.Сигналы, спектр которых лежит в видимой области, излучаются источником, например таким, как звезда, и принимают с помощью двухканального приемного устройства, например двух детекторов, на которых выполняют оптическое гстеродинирование сигналов с помощью двух источников монохроматических когерснтных колебаний разных частот, например лазеров. Возможно применение ц одного лазера, часть цзлу чения которого подвергается процессу оптц 1 еского уинОжсния частоты, что позволит устранить влцяшс шумов и ухода частот лазеров, Для приема сигналов достаточно, чтобы источник излучения попал в поле зрения детекторов, а поскольку оно составляет несколько градусов, нет необходимости в точном визировании на источник.Оеге гетеродицирования сигналы фильтруют с выделением сигналов промежуточной частоты, лежащей в радиодиапазоне. Затем сигналы усиливают и квадрируют с усреднением за период, значительно больший периода колебания сигнала промежуточной частоты, Усреднение позволяет устранить влияние атмосферных флуктуаций ца результаты измерения. После квадрирования сигналы сравнивают, т, е, производят сравнение по квадрату мощности сигналов на входе детекторов. Результат сравнения непрерывно регистрируют, а значение дисцсрсионного угла определяют многократно по разностям моментов достижени 5 равенства квадратов моцностей сигналов. У 1 лоцоц масштаб записи результатов определяют по частотам гетеродинов, промежуточной частоте и расстоянию между детекторами,Рса,1 изация данного спосооа мо 51 сет Оыть осуществлена с помощью фотоэлестри 1 еского пнтсрферометра,На чертеже представлена схсма, цояеця 1 ощая данный способ измерения.Пусть излучение источника 1 содержит сигналы с частотами в и со (сй) о 1), "мплцтудамц 1. и Е, и начальными фазамц Ф, и Ф. Сигналы принимают двумя квадратичными дстскторамц 2 с пропускной способностью КА и Кв. Эти же детекторы освещают в целях оптического гетеролцнцровация каждый двумя лазерами (на срте 5 кс це показаны), излучение которых имеет а 1 цгцтудь Ел, и Ел., начальные фазь ф ц 1, и Частоты О ц , лежацсцс ца краях полосы пропускания оптической системы атмосфера - оптика прибора. Далее сигналы поступают в схему обработки сигналов и регистрации результатов 3.Фототоки двух квадратичных детекторов оудут равны соответственно:1:г- КА ):, зп(1.,1+ Ф)+е, яп(о 1,1+Ф,)+гдс Ф = Ф 1+ Ф; с,Всли 1 цца ) - (1, ) принимает пулевые значения при величинах угла сг, удовлетворяющих уравнениям с, з)т+ , з)п(р+ с-.+(2 К+ ) С 0- порядок интерфс 20 5 20 25 30 3 40 45 0 55 60 65 с ), я 5 п , )1 - с 1, С) + Ф1.) Т ф 2 Г.Ь зп,5,Х (Р,+)+ ):з 1 п(о,+,) где С - скорость света;й, ц гс, - .геометрические задержкиприхода фронта световой волны ца детекторы 2 для частот о 1 и н соответственно., 1 цсцсрсц 011 цс 1 я 11 ол оси 1 1 стсцпик 1 1 цмсст угловой размср О, расстояние между ква.дратичнымц дстекторамц 2 называют базисом, угол между базисом прибора и плоским фроигом волшя с частотой сс равен сг, а между базисом и фронтом волны с часа отой св 2 равен );+ ).Если далсес отфильтровать постоянные составляющие токов и колебания всех частог, кроме частоты Лсв1 ) Д С, - 1 Р и уравнять амплитуды токов на вы.ссдефильтров так, чтобыКА1.ь КА 1 а)фл, КВ ,л,- -Кв, лто с 1 сц будут иметь вцдЯ , ,сов (, - с, )+ (Ф, - -, А -- ,- СОЯ (Уу )+ (, 2 Ф 2)Л сов (., - с 2,) 1+ (Ф - о )1 + сов (1. - " )-2 2) Срсдццс значения квадратов токов(1 ) и (с ) за псриод, существенно бол 1 цпцй периода колебания частоты Л 11,будут сниветс гвс ццо ранцы)Д(, . 2,Я,) 1/ У 2+2Если непрерывно записывать результат измерения величины (1 В ) 1 Апли регистрировать моменты достижения этой величиной нулевых значений, то значение 0 можно определить по разности двух соседних углов р2 Л 1 02, 2У, +2+ь 2откуда. (У)(А+У 2+Л 1) 4.2 Масштаб записи определяют, пользуясь формулой с(А+А) ж(У +У +11) Для выполнения наблюдения необходимо установить прибор неподвижно и так, чтобы источник пересек поле зрения прибора, т. е. нет необходимости в гидировании источника,При О = 3" Лср = 660". Оценка точности дает величину ошибки измерения 6 в 0,017", при условии, что ошибка измерения Лр равна 2", Количество измерений за од ио прохождение не менее двадцати. Ошибка среднего значения равна 0,006" - 0,004". Этой величине соответствует ошибка измерения угла рефракции 0,2" - 0,5".Данный способ позволяет повысить точность измерения астрономической рефракции при использовании нсмодулированного излучения. 10 Формула изобрстснияДиспсрсиоиный способ измерения астрономической рсфрдкпии путем приема световых сигналов пд нескольких длина.; воли с помощью двухканального приемного уст ройсгва, фильтрдцип, усиления, сравнения,регистрации и определения угла дисперсии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при использовании иемодулированного излучения, каж дый из принятых сигналов смешивают сосвстовыми сигналами двух различных частот, после фильтрации квадрируют, сравнение производят непрерывно по квадрату мощности, а угол дисперсии определяют 25 по формуле где30(Ь)(, +Д+ ,. 2)2 22Лср - разность двух измеренных углов;Ь 2 - ЧастОтЫ ИэлучЕния.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР35 М 194354, кл. 0 01% 1/00, 1965.2. Патент СШЛ М 3446559, кл. 356-128,1969.