ИМПУЛЬСНЫЙ НЕФЕЛОМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и предназначено для измерения метереологической дальности видимости (МДВ).

Известен импульсный нефелометр, содержащий оптическую схему для формирования на фотопреобразователе сигнала, пропорционального показателю рассеяния света, исследуемого средой [1]
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является импульсный нефелометр, содержащий последовательно соединенные источник световых импульсов, фотопреобразователь, оптически связанные через оптическую схему, накопительный конденсатор, сравнивающее устройство и счетчик импульсов, а также источник опорного напряжения, подключенный к второму входу сравнивающего устройства и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, а выход к накопительному конденсатору, причем другой вход счетчика импульсов соединен с источником световых импульсов, а выход счетчика импульсов является выходом нефелометра [2] Устройство предназначено для измерения метеорологической дальности видимости и позволяет получить прямопоказывающий отсчет сигнала о МДВ в цифровой и аналоговой форме и может быть использовано в качестве датчика автоматической метеостанции и автоматического прибора.

Недостатком данного импульсного нефелометра является искажение достоверности измерения МДВ в случае присутствия в атмосфере гидрометеоров, т.е. капель дождя, снежинок, пылинок и других включений. Это происходит за счет того, что капли дождя, снежинки и пылинки перекрывают поле зрения, дают большое отражение на фотопреобразователь, которое делает показания измерений сильно завышенными, что искажает истинную картину измерений.

Цель изобретения повышение достоверности результатов измерений и расширение функциональных возможностей за счет определения наличия гидрометеоров.

Для этого в импульсный нефелометр, содержащий последовательно соединенные источник световых импульсов и фотопреобразователь, оптически связанные через оптическую схему, накопительный конденсатор, сравнивающее устройство и счетчик импульсов, второй вход которого соединен с источником световых импульсов, а выход является выходом нефелометра, а также источник опорного напряжения, подключенный к второму входу сравнивающего устройства, и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, а выход к накопительному конденсатору, введены последовательно соединенные согласующий усилитель, разделительный конденсатор, компаратор, ждущий мультивибратор и выходной ключ, а также источник непрерывного излучения, связанный с фотопреобразователем через оптическую схему и установленный напротив него, при этом вход согласующего усилителя подключен к выходу фотопреобразователя, а вход выходного ключа к выходу счетчика импульсов.

На чертеже приведена блок-схема нефелометра.

Импульсный нефелометр содержит источник 1 световых импульсов и фотопреобразователь 2, оптически связанные через оптическую схему 3, накопительный конденсатор 4, к входу которого подключен фотопреобразователь 2, а к выходу один вход сравнивающего устройства 5, другой вход которого подключен к источнику 6 опорного напряжения, разрядный ключ 7 и счетчик 8 импульсов, один вход которого соединен с источником 1 световых импульсов, а другой вход с выходом сравнивающего устройства 5 и с управляющим входом разрядного ключа 7, выход которого подключен к накопительному конденсатору 4, источник 9 непрерывного излучения и последовательно соединенные согласующий усилитель (истоковый повторитель) 10, разделительный конденсатор 11, компаратор 12, ждущий мультивибратор 13, подключенный к управляющему входу выходного ключа 14, при этом вход истокового повторителя 10 подключен к выходу фотопреобразователя 2, а выход счетчика 8 импульсов подключен к выходному ключу 14.

Устройство работает следующим образом.

Оптическая схема 3 формирует пучок света от источника 1 световых импульсов, оптическая ось которого составляет угол 45^о с направлением визирования фотопреобразователя 2, и пучок света от источника непрерывного излучения прямо по оптической оси на фотопреобразователь. При отсутствии гидрометеоров импульсный выходной сигнал положительной полярности, длительность которого определяется длительностью светового импульса, прямо пропорционален показателю рассеяния света атмосферой, а постоянная подсветка от источника непрерывного излучения на измерения не влияет. Накопительный конденсатор 4 включен последовательно с фотопреобразователем, являющимся генератором тока. Разрядное сопротивление накопительного конденсатора 4 и входное сопротивление истокового повторителя выбрано достаточно большим, чтобы за время, равное периоду следования импульсов, конденсатор полностью сохранял свой заряд. В этом случае на накопительном конденсаторе 4 суммируются положительные сигналы от электрических импульсов фотопреобразователя 2 до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет уровня напряжения источника 6 опорного напряжения. При этом сравнивающее устройство 5 вырабатывает электрический сигнал, по которому разрядный ключ 7 разряжает накопительный конденсатор 4, а счетчик 8 импульсов сбрасывает на "0". Импульсы со счетчика 8 импульсов поступают на выход через открытый выходной ключ 14. Затем цикл измерения повторяется. Время, затрачиваемое за цикл измерения, равно времени заряда конденсатора. Это время обратно пропорционально току заряда, т.е. показателю рассеяния света атмосферой и, следовательно, прямо пропорционально значению МДВ. При этом число импульсов за цикл измерения также прямо пропорционально значению МДВ. Компаратор 12 установлен на отрицательное значение импульсов и поэтому не срабатывает.

В случае присутствия гидрометеоров на выходе фотопреобразователя появляется отрицательный импульс, длительность которого определяется временем прохождения частицы или частиц светового потока источника непрерывного излучения. Этот импульс усиливается согласующим усилителем с большим входным сопротивлением (например, истоковым повторителем), чтобы не шунтировать накопительный конденсатор. Далее импульс проходит через разделительный конденсатор 11 и поступает на компаратор 12, который срабатывает и запускает ждущий мультивибратор, выполненный в виде ждущего мультивибратора с перезапуском, т.е. пока поступают импульсы на вход ждущего мультивибратора на выходе присутствует напряжение, подаваемое на управляющий вход выходного ключа, который запирается и со счетчика импульсов на выход 1 сигналы не поступают. Кроме того, напряжение с выхода 2 с ждущего мультивибратора 13 может поступать на сигнализацию о присутствии гидрометеоров.

Использование: изобретение относится к метереологическому приборостроению и предназначено для измерения метереологической дальности видимости. Сущность изобретения: в устройство, содержащее последовательно соединенные источник световых импульсов и фотопреобразователь, оптически связанные через оптическую схему, накопительный конденсатор, сравнивающее устройство, счетчик импульсов, источник опорного напряжения, подключенный к второму входу сравнивающего устройства, и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, а выход подключен к накопительному конденсатору, причем другой вход счетчика импульсов соединен с источником световых импульсов, а выход счетчика импульсов является выходом нефеломера, введены последовательно соединенные согласующий усилитель (истоковый повторитель), разделительный конденсатор, компаратор, ждущий мультивибратор и выходной ключ, а также источник непрерывного излучения, связанный с фотопреобразователем через оптическую схему и установленный напротив него, при этом вход истокового повторителя подключен к выходу преобразователя, а вход выходного ключа подключен к выходу счетчика импульсов. 1 ил.

ИМПУЛЬСНЫЙ НЕФЕЛОМЕТР, содержащий последовательно соединенные источник световых импульсов и фотопреобразователь, связанные через оптическую схему, накопительный конденсатор, сравнивающее устройство и счетчик импульсов, второй вход которого соединен с источником световых импульсов, а выход является выходом нефелометра, а также источник опорного напряжения, подключенный к второму входу сравнивающего устройства, и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства, а выход подключен к накопительному конденсатору, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные согласующий усилитель, разделительный конденсатор, компаратор, ждущий мультивибратор и выходной ключ, а также источник непрерывного излучения, связанный с фотопреобразователем через оптическую схему и установленный напротив него, при этом вход согласующего усилителя подключен к выходу фотопреобразователя, а вход выходного ключа подключен к выходу счетчика импульсов.