Устройство для определения оптических характеристик атмосферы Советский патент 1983 года по МПК G01N21/47 

Йзобрвте.нив относится к текнЕческой физике, а именно к фотометрии атмосферы , и может быть испопьзоваио дпя измерения оптических параметров, а также аля контропя уровня аэрозольных загряз не 11ий,- 5 как естественного, так и антропогенного происхождения./ .

Известно устройство дпя пространстгвенного контроля оптических характериотик атмосферы содержащее импупьсный tO источник света, фотоприемник-с квадраТинным усилением и бпок регистрации,

которое дает качественное распределение пространственной структуры аэрозоля в виде картины эхо-сигнапов ЭЛТ .tj.t5

Однако оно не обеспечивает количественной информации о такик параметрах атмосферы, как прозрачность и ко9ффйпи ента рассеяния..

Известно также устройство дпя опреде-20

пения оптических характеристик атмосферы, содержащее бпок управления, соедйненный с импульсным источником изпучения и с фотоприемником с-квадратичнь1м усилением И-угпом зрения,охва- 25 тывающим зо1Щ рующий пучок, два накопителя, соединенные с регистрирующим прибором через бпок , при этом в пепь одного из накопителей включена линия задержки С Ц./. 30

Недостатком -этого устройства являет ся ограниченная, точность, обуслрвденная тем, что существующие пинии задержки обладают избирательной4acfoTH6fl характеристикой проходящего через них сигнала. Поскольку в каждый .момент зондирования, крутизна нарастания накапливаемого , в зависимости от атмосфер но-оптических условий различна, то различно и ослабление, которое испытывает сигнал, проходя через тению задержи:и. Это неизбежно приводит к допопнитель- . ным, неконтролируемым ошибкам измерений..:. .

Наиболее близким техническим решейием к предлагаемому является устройство для-определения оптических характег : ристик атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения и двумя фотопри- 50 емниками с квадратичным усилением, i один фотоприемник с углом поля зрения, охватывающим зондирующий пучок, а второй . с угпом поля зренЕЯ вне поля действия зондирующего щчка, два накопитёля, соединенные с регистрирующим прибором через блок деления, усилитель, бпок разности, амплитудный анализатор.

блок сравнения и кпк, через который выход блока разности соединен с входом одного из накопитедей, причем второй фогоприемник соединен через с одним входом блока разности, другой вход которого соединен с выходом первого фотоприемника, а выход соеди дан с входом другого накопителя, входом амплитудного анализатора и одним входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом амплитудного анализатора, а выход соединен с управляющим входом ключа. Устройство peaпйзуег следующий алгоритм определения прозрачнос Т на дистанции . .

. ..- Vm . .

т-I-, . J 5(r)dr Т (о-Г„)- ,

т s(r) ,

-.. .о

где 5 { i) - величина эхо-сигнагш с

расстояния 1 , скорректированная на квадрат рао..стояния;V - дистанция,на которой стенал достигаем порогового значения; .

Yy„ - максимальная дистанция

-зондирования з.

Недостатком этого устройства являетей ограниченная точность измерений, обу словленная следующими обстоятельствами При зондированиинеоднородной атмосферы с больщими градиентами коэффициентов рассеяния, .весьма характерньвд является возрастание эхо-сигналов в местах поя&пения неоднородностей, например, разрывов в тумане или пoяJзлeниe обпачньех образованиЙ2 Еели.возрастание ахо-сигна ла наблюдается после достижения сйгнапамипорогового уровня, то это приводит к тому, что величина интеграла в числителе приведенного выражения увеличивается. Вследствие этого, фиктивно увеличивается регистрируемое устройство значение прозрачности атмосферы, что автоматически приводит к 4я1ктиввому уменьшению измеряемого, среднего коэффициента рассеяния. При етом, чем больше возрастает величина эхо-сигнала поопе достижения им порогового значения, тем большая погрешность коэффшгаента рассеяния.

Цепь изобретения - повышение точйости измерений.

Указаншя цепь достигается тем, что устройство дпя определения оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником изпучеСшя в фотоприек внком с квааратвчньтм усипением, основной н пороговый накопитепи, соединенные входами с выходом фотоприемника г непосредственно, а пороговый через последовательно соединенные ам1шитуднь1й авапизатор, блок сравнения и йоммутирующий кпюч, а также регистр руюший прибор,, через бпок дедения подсоедввенный к выходам накопителей, снабжено разрядHHPROM, йбпопнитепьным коммутирующим ключом и счетчиком . по1Х)Говых значенвой, соединенным входами с выходами блоков управления и сравнения, а выходами - с входами коммз тируюшнх ключей, при этом .выход порогового накопителя через дополнительный коммутинующий ключ подключен к входам блока деления и разрядника. На чертеже показана 5лок-схема ус.тройства. ; Устройство содержит блок 1 управления, импульсный источник 2 излучения, фотоприемник 3 с квадратичным усилителем,амплитудный анализатор 4, блок 5 сравнения, счетчик 6 пороговых значений коммутирующий ключ 7, пороговый и основной накопители 8 и 9 дополнитель.:ный коммутирующий ключ .10, разрядник 11, бгаок 12 деления и регистрирующий прибор 13.: Устройство работает следующим образом. Блок 1 управления одновременно запускает источник 2 излучения, который направляет иМпульс излучения в атмосфе И фотоприемник 3; На фотоприемник 3 поступает обратнорассеянный сигнал, который посЛе преобразо1вания в фотоприемнике 3 в вИде эпектричесхого сигнала разветвляется и поступает на входы ai плитуднрго анализатора 4, блока 5 сравнения и основного накопйтегоя 9. Нормальное положение коммутирующего ключ 7. - закрытое, поэтому сигнал йа порого вый. накопитель 8 не поступает. .-, . ,---Амплитудный анализатор 4 фиксирует I первое максимальное значение эхо-сигнала Соответствующее полному вхождению зондирующего светового пучка в ноле зрения приемника и выдаетэто значение на вход блока 5 сравнения, на другой вход которого поступают текущие значеНИИ эхо-сигнала. Порог блока 5 сравнен устанавливают сооттетствуюшим ослаблению эхо-сигнала в Ю-ЗО раз. После 1 624 достижения эхо-сигнапом первого порогового значения блок сравнения выдает . импульс в счетчик 6 пороговыхзначений, который регистрирует количество пороге вых значений ахо-свгнапа. счетчик б выдает команду открывающую ключ 7 для поступле ния сигнала в пороговый н: копитель 8. Из накопителя 8 сигнал по- ступает на вход.- коммутирующего xiucma 10.. Нормальное положенно коммутирую ющего ключа Ю - закрытое как для связи с блоком 12 деУюнвя, так в с : |}ядНИКОМ 11. По окончании заоашюго времени дакопления сигнала, блок 1 уп равления подает команду на счетчик 6, который открывает коммутирующий ключ 1О на связь накопителя 8 с блюком У2 деления. На другой вход блока деления, поступает сигнал с накопителя 9, а результат деления выдается в регисхрирукиоий прибор 13, где фиксируются значения прозрачности атмосферы и среднего коэффнсгае та рассеяния.. Если в течении заданного времени накопления, после достижения первого порогового значения, эхо-сштнал возрастает выще порога, то бгюк 5 сравнения вновь фиксирует достиже ше порогового уровня, а счетчик 6 - появление второго порогового значения. После этого счетчик 6 выдаёт команду на закрытие ключа7 и одновременно на ключ 10, кото- . открывает связь накопителя 8 с разрядником 11. Накопленный в иакопитепз 8 сигнал за интервал времейЯ между достижениями эхо-сигналом первого и второго порогового уровней разряжается разрядником 11 до-нулевого-значения. После возрастания эхо-сигнал убыва- ет и в некото а 1й момент времени блок 5 .сравнения вновь фиксирует достнж0{ще порогового значения,, которое регист| руется счетчиком 6. Далее счетчик 6 подает команду на ключ 7, который от. крывает прохождение сигналананакопвтель 8. Одновременно счетчик 6 выцвет команду на полное зациранпе ключа Ю. По истечении заданного времени накопителя, блок 1 управления выдает команпу на счетчик 6, который открывает ключ 10 для .прохождения сигнала с накопителя 8 в бпок 12 деления, ва другой вход которого поступает сигнал с накопи теля 9. Таким образом, в основном накопитепе 9 накапливается сигнал в течение всего заданного времени накопления, а в порогсх

УСТРОЙСТВО ОПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕР ИСТИК АТМОСФЕРЫ, содержащее бпок управдевия, соединенный с импульсным источни ком излучения и фотоприемником с квадратичным усилением, основной и пороговый накопители, соединевшле входами с выходом фотоприемника; основной - не посредственно,- а пороговый - через последоватепьво соединенные амплитудный анализатор, блок сравнения и коммутирующий ключ, а также регистрирукхавй щ ибор, через блок деления подсоедииенвцй к к выходу основного накопителя, о т п нчающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно. снабжено разрядником, допотпштепьным коммуТЕ руюшим ключом и счетчиком порснчжых |значений, соедивзнным входами с ; выходами бжжов управпеюш в ера . нения, а выходами - с входами кацл М5ггкрующих ключей, при этом выход порогового накопителя через дополнительный коммутирующий клкьч подключен к входам блока деления и. разрядника.