УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АТМОСФЕРНОЙ ДИСПЕРСИИ Российский патент 2000 года по МПК G01W1/00 G01N21/27 

Изобретение относится к атмосферной оптике и предназначено для исследования распространения света в атмосфере.

Известно устройство для регистрации атмосферной дисперсии, содержащее оптическую систему с полосовым оптическим фильтром, зеркало на валу двигателя, размещенное под углом к оптической оси, и два фотоприемника, разнесенные по оптической оси на угол 90 градусов и подключенные к блоку обработки сигналов в виде генератора импульсов, подключенного через ключевые элементы, управляемые фотоприемниками, к входам счетчиков импульсов, выходы которых подключены к схеме вычитания (авт. свид. СССР 1631487, опубл. 28.02.91, бюлл. 8).

Известное устройство громоздко и имеет недостаточную точность регистрации из-за использования двух фотоприемииков.

Наиболее близким является устройство, содержащее оптическую систему с полосовым оптическим фильтром и два зеркала, вращаемых двигателем с кинематическим блоком, строящих изображение объекта (звезды) в двух взаимно перпендикулярных направлениях вдоль и поперек атмосферной дисперсии на два щелевидных фотоприемника, подключенных к блоку обработки сигналов в виде генератора импульсов, подключенного через ключевые элементы, управляемые фотоэлементами, к входам счетчиков импульсов, выходы которых подключены к схеме вычитания (авт. свид. СССР 1627934, опубл. 15.02.91, бюлл. 6).

Однако известное устройство также громоздко и имеет недостаточную точность регистрации атмосферной дисперсии.

Предлагаемое устройство предназначено для более точной регистрации атмосферной дисперсии при меньших габаритах.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в устройство для регистрации атмосферной дисперсии, содержащее установленные последовательно на оптической оси оптическую систему для формирования изображения объекта, полосовой оптический фильтр и фотоприемник, двигатель с кинематическим блоком и измеритель разности длительностей сигналов в виде генератора импульсов, подключенного через ключевые элементы к входам счетчиков импульсов, выходы которых подключены к схеме вычитания, введены контактные датчики и две замкнутые кольцевые ленты, размещенные на валах и взаимно перпендаиулярно вставленных одна в другую, содержащие щелевые прорези, непрозрачные и прозрачные участки и контактные площадки, взаимодействующие с контактными датчиками, подключенными к управляющим входам ключевых элементов, валы лент соединены с кинематическим блоком, ленты размещены в плоскости изображения оптической системы перед фотоприемником, выход которого подключен к управляющему входу генератора импульсов, щелевые прорези лент ориентированы вдоль и поперек направления дисперсии, а прозрачные и непрозрачные участки лент сдвинуты относительно друг друга на размер поля зрения оптической системы и щелевые прорези одной ленты совмещены с прозрачными участки другой ленты в пределах перемещения по приемной поверхности фотоприемника.

Кроме того, щелевые прорези лент отделены от прозрачных участков непрозрачными, длины прозрачных и непрозрачных участков равны и составляют не менее удвоенного размера поля зрения оптической системы, а длины контактных площадок составляют не менее размера поля зрения оптической системы.

На фиг. 1 приведена схема устройства для регистрации атмосферной дисперсии, на фиг. 2 - блок-схема регистрации и преобразования сигналов фотоприемника при сканировании изображения объекта наблюдения, на фиг. 3 - развертка и расположение лент относительно поля зрения оптической системы.

Устройство содержит оптическую систему 1 для формирования изображения объекта, полосовой оптический фильтр 2 и фотоприемник 3, две замкнутые кольцевые ленты 4, 5, содержащие щелевые прорези 7, 8, непрозрачные участки 9, 10, прозрачные участки 11, 12 и контактные площадки 13, 14, контактные датчики 15, 16, ключевые элементы 17, 18, счетчики импульсов 19, 20, схему вычитания 21, генератор импульсов 22 и двигатель 23 с кинематическим блоком 24.

Кольцевые ленты 4, 5, расположены в плоскости изображения объекта, размещены на валах 6 и взаимно перпендикулярно вставлены одна в другую.

Фотоприемник 3 подключен к управляющему входу генератора импульсов 22, подключенного через ключевые элементы 17, 18 к входам счетчиков импульсов 19, 20, выходы которых подключены к входам схемы вычитания 21. Контактные датчики 15, 16 взаимодействуют с контактными площадками 13, 14 лент 4, 5 и подключены к управляющим входам ключевых элементов 17, 18. Валы 6 лент 4, 5 соединены с кинематическим блоком 24 двигателя 23. Щелевые прорези 7, 8 лент 4, 5 ориентированы, соответственно вдоль и поперек направления дисперсии (обозначено стрелкой). Непрозрачные участки 9, 10 и прозрачные участки лент 4, 5 взаимно перекрывают поле зрения оптической системы 1 так, что щелевые прорези 7, (8) одной ленты 4, (5) попадают на прозрачные участки 12, (11) другой ленты 5, (4) в поле зрения оптической системы 1, перекрываемое приемной поверхностью фотоприемника 3.

При этом щелевые прорези 7, 8 лент 4, 5 отделены от прозрачных участков 11, 12 непрозрачными участками 9, 10, а длины прозрачных участков 11, 12 и непрозрачных участков 9, 10 составляют не менее удвоенного размера поля зрения оптической системы 1.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 23 через кинематический блок 24 вращает валы 6, приводя в движение ленты 4, 5. В момент подхода щелевой прорези 7, (8) одной из лент 4, (5) к полю зрения оптической системы 1 контактная площадка 13, (14) ленты 4, (5) взаимодействует с контактным датчиком 15, (16), который через ключевой элемент 17, (18) подключает генератор импульсов 22 к входу счетчика импульсов 19, (20).

В процессе движения щелевая прорезь 7 сканирует изображение объекта, сформированное оптической системой 1 на поверхности ленты 4, вдоль направления дисперсии. Световое излучение объекта, прошедшее щелевую прорезь 7 и прозрачный участок 12 ленты 5, поступает на фотоприемник 3. Сигнал с фотоприемника 3 запускает генератор импульсов 22, который через ключевой элемент 17 подает импульсы на счетчик импульсов 19. По завершении сканирования поля зрения оптической системы контактная площадка 13 прекращает взаимодействие с контактным датчиком 15 и ключевой элемент 17 отключает генератор импульсов 22 от счетчика импульсов 19.

Соответственно, в процессе движения щелевой прорези 8 по полю зрения оптической системы 1 изображение объекта сканируется поперек направления дисперсии и импульсы генератора импульсов 22 поступают на вход счетчика импульсов 20.

Длительности сигналов с выхода фотоприемника 3 пропорциональны времени поперечного и продольного сканирования изображения объекта в процессе движения щелевых прорезей 7, 8 по полю зрения оптической системы 1.

При этом количество импульсов на выходе счетчика импульсов 19 пропорционально времени продольного сканирования изображения, т.е. пропорционально продольному размеру изображения, умноженному на число проходов щелевой прорези 7 по полю зрения оптической системы 1. Сигнал на выходе счетчика импульсов 20 соответственно пропорционален поперечному размеру изображения.

Сигнал на выходе схемы вычитания 21 пропорционален разности продольного и поперечного размеров объекта, т.е. пропорционален величине атмосферной дисперсии и служит для ее определения.

Для определения атмосферной дисперсии достаточно ввести объект, либо несколько объектов в поле зрения оптической системы 1 и произвести хотя бы по одному циклу продольного и поперечного сканирования.

Поскольку щелевые прорези лент отделены от прозрачных участков непрозрачными, а длины прозрачных и непрозрачных участков равны и составляют не менее удвоенного размера поля зрения оптической системы, щелевая прорезь одной ленты совпадает с движущимся прозрачным участком другой ленты в процессе сканирования, а непрозрачные участки лент всегда перекрывают прозрачные и прерывают излучение объекта в промежутках между сканированиями.

Наличие одного фотоприемника повышает точность измерений и уменьшает габариты устройства. Кроме того, конструктивно компактен механизм привода лент.

Изобретение предназначено для исследования распространения света в атмосфере. Устройство содержит установленные последовательно на оптической оси оптическую систему для формирования изображения объекта, полосовой оптический фильтр, фотоприемник, двигатель с кинематическим блоком и измеритель разности длительностей сигналов. Кинематический блок соединен с валами. Две замкнутые кольцевые ленты размещены на валах перед фотоприемником и взаимно перпендикулярно вставлены одна в другую. Ленты содержат щелевые прорези, непрозрачные и прозрачные участки. Щелевые прорези одной ленты совмещены с прозрачными участками другой ленты в пределах перемещения по приемной поверхности фотоприемника. Техническим результатом является повышение точности регистрации атмосферной дисперсии при меньших габаритах. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для регистрации атмосферной дисперсии, содержащее установленные последовательно на оптической оси оптическую систему для формирования изображения объекта, полосовой оптический фильтр и фотоприемник, двигатель с кинематическим блоком и измеритель разности длительностей сигналов в виде генератора импульсов, подключенного через ключевые элементы к входам счетчиков импульсов, выходы которых подключены к схеме вычитания, отличающееся тем, что в него введены контактные датчики и две замкнутые кольцевые ленты, размещенные на валах и взаимно перпендикулярно вставленные одна в другую, содержащие щелевые прорези, непрозрачные и прозрачные участки и контактные площадки, взаимодействующие с контактными датчиками, подключенными к управляющим входам ключевых элементов, валы лент соединены с кинематическим блоком, ленты размещены в плоскости изображения оптической системы перед фотоприемником, выход которого подключен и управляющему входу генератора импульсов, щелевые прорези лент ориентированы вдоль и поперек направления дисперсии, а прозрачные и непрозрачные участки лент смещены относительно друг друга на размер поля зрения оптической системы и щелевые прорези одной ленты совмещены с прозрачными участками другой ленты в пределах перемещения по приемной поверхности фотоприемника. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что щелевые прорези лент отделены от прозрачных участков непрозрачными, длины прозрачных и непрозрачных участков составляют не менее удвоенного размера поля зрения оптической системы, а длины контактных площадок составляют не менее размера поля зрения оптической системы.