4
De analoge registraties van de fluctuaties zijn met een
Intergraph systeem gedigitaliseerd met een interval van
één seconde, waarna de berekening van Cn en de stan
daarddeviatie van de laserafbuiging erXi met een micro
computer plaatsvond.
4. Resultaten en conclusies
In fig. 6 vindt men een voorbeeld van het „dansen" van
het beeld en de intensiteitfluctuaties van het licht ge
durende de eerste 15 seconden van één minuut waar
nemingen. Een vergelijking van alle resultaten vindt
men in fig. 7 en in tabel 1. Uit deze resultaten kan men
opmaken, dat gelijktijdige meting van afbuiging en inten
siteitfluctuatie van een laserbundel ons in staat kan stel
len afbuiging uit turbulentie-omstandigheden te voor
spellen. De theoretische waarde van de standaardafwij
king van lineaire horizontale verplaatsing erx- uit (12)
en (13) heeft dezelfde orde van grootte als de stan
daardafwijking trx berekend uit de waargenomen bun
delafwijkingen. Men ziet onmiddellijk dat crx- over het
algemeen groter is dan crx. De reden is dat Parry's ver
gelijking (13) werd gebruikt voor de bepaling van Cn.
In de afleiding van deze vergelijking werd een bolvormig
golffront verondersteld voor de bundel. De lineaire hori-
Bundelverplaatsingen in het horizontale vlak
Tijd
Intensiteitfluctuaties
f8 Tijd
Fig. 6. Dansen van het laserbeeld en intensiteitfluctuaties.
rmt
0.4
The first 15 sec
X Fran 0 to 30 sec
Fran 0 to 60 sec
-
0.3 x
0.1
3,1 0.2 0.3 4
Fig. 7. Overeenkomst tussen theorie en waarneming.
NGT GEODESIA 85
uit waarneming
volgens de
theorie
TIME OF OBSERVATION
o
The
first
15 sec
The
second
15 sec
The
third
15 sec
The
fourth
15 sec
From
0 to 30
sec
From
0 to 60
sec
y [mm]
0,58
0,53
0,56
0,54
0,56
0,56
1
c7x [mm]
0,22
0,18
0,19
0,20
0,21
0,20
Cn [m 2.10
7l
2,881
3,828
4,893
2,858
3,423
3,813
<7,. [mm]
0,28
0,30
0,39
0,23
0,27
0,31
y [mm]
0,54
0,49
0,55
0,49
0,51
0,52
<7, [mm]
0,08
0,06
0,07
0,08
0,08
0,08
C„ [m 3.10
7l
1,663
1,349
1,536
1,801
1,760
1,644
<7X. [mm]
0,13
0,10
0,12
0,14
0,14
0,13
y [mm]
0,42
0,33
0,44
0,41
0,38
0,39
<7X [mm]
0,19
0,19
0,23
0,24
0,29
0,26
Cn [m 3.10
7l
2,103
2,152
4,797
5,931
5,396
4,214
<7,. [mm]
0,16
0,17
0,38
0,47
0,43
0,34
y [mm]
0,30
0,43
0,45
0,51
0,36
0,38
<7„ |mm]
0,10
0,15
0,14
0,21
0,09
0,14
Cn [m 3.10
7I
1,885
2,842
1,321
1,893
2,316
2,907
t7„. [mm]
0,15
0,23
0,11
0,15
0,18
0,23
y [mm]
0,49
0,50
0,52
0,46
0,50
0,50
<7„ [mm]
0,13
0,14
0,20
0,28
0,23
0,22
C„ [m 3.10
71
1,675
3,024
3,902
5,264
4,662
3,803
ay. [mm]
0,16
0,24
0,31
0,42
0,37
0,30
y [mm]
0,23
0,20
0,21
0,32
0,21
0,24
er, [mm]
0,07
0,05
0,06
0,08
0,07
0,08
C„ lm 1 3.10
71
2,475
2,643
2,696
2,475
3,305
3,964
c7„, [mm]
0,20
0,21
0,21
0,19
0,26
0,32
Tabel 1.
zontale verplaatsing is echter gebaseerd op een vlak
golffront en geometrische optica. In een dergelijk geval
zullen voorspelde waarden (crxJ hoger uitvallen dan de
gemeten waarden crx, omdat het genormaliseerde twee
de moment van de intensiteit van laserlicht (j2) (j)2
voor een bolvormige golf groter is [7]. Voor de bepaling
van de Cn-parameter moet natuurlijk de vlakke golffront
uitdrukking worden gebruikt, maar meer diepgaand
theoretisch en experimenteel onderzoek is noodzakelijk
voor de bepaling van de relevante Cn-vergelijking.
Ondanks dit laatste kan het experiment succesvol wor
den genoemd, omdat het mogelijk bleek het effect van
thermische turbulentie op de nauwkeurigheid van het
aligneren met een laser gemakkelijk en snel te bepalen in
vergelijking met de conventionele meteorologische be
paling van Cn
Literatuur
1Chernov, L. A., Wave propagation in a random medium. Dover
Publication, Inc. New York, 1960.
2. Chiba, T., Spot dancing of the Laser Beam Propagated through
the Turbulent Atmosphere. Applied Optics, Vol. 10, No. 11,
1971.
3. Hodara, H., Laser Wave Propagation Through the Atmosphe
re. Proceedings of the IEEE Vol. 54, No. 3, 1966.
4. Kwiecien, JUsefulness of lasers for determination and check
ing of horizontal straight line in closed rooms. Scientific Bulle
tins of University of Mining and Metallurgy, Cracow, Poland,
No. 975, Geodesy Bulletin, No. 83 (in Polish).
5. Kwiecien, J., The influence of temperature factors on the
results of remote and continuous displacement measurements
using laser in closed rooms. Paper from FIG PC/85 IV Interna
tional Symposium on Deformation Measurements by Geodetic
Methods, 9-16 June 1985, Katowice, Poland.
6. Parry, G., Measurement of atmosphere turbulence induced in
tensity fluctuations in a laser beam. Optica Acta, Vol. 28, No.
5, 1981.
7. Tatarski, V. I., Wave propagation in a turbulent medium.
Mc.Graw FHill Book Company Inc., New York, 1961.
395
