Устройство для определения концентрации облачных капель Советский патент 1983 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и мо жет быть использовано для определения характеристики атмосферы/ например, концентрации капель в облаках и туманах. Известно устройство для определе ния концентрации облачных капель, содержащее источник света, рабочую кювету с дисперсной средой, оптичес кую систему, диафрагму, фотоприемник, счетчик импульсов и таймер 1 . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, определения концентрации облачных капель, содержащее расположенные последовательно импульсный источник света, рабочую кювету с системой на.. пуск дисперсной среды, оптическую собирающую систему, диафрагму, фото прием,ник,а также счетчик импульсов t2J ..Недостатками известных устройств являются ограничение по диапазону и низкая точность измерений вследствие регистрируе «{ости при освещении двух частиц, находящихся в рабочем рбъеме, как одной частицы. .Цель изoбpeтeн я - расширение, ,диапазона измеряемых концентраций, а также повышение точности измере iний путем вероятностного обнару хения импульсным освещением короткой длительности одиночных частиц, находящихся в рабочем объеме. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения конйентрации облачных капель, содержащее расположенные последовательно им пульсный источник света, рабочую кювету с системой напуска, оптическую систему, полевую диафрагму, фото приемник, а также счетчик импульсов снабжено задатчиком частоты, срединенным с импульсным источни ом света и счетным входом счетчика импульсов упра влякнцие входы которого подключены к введенномусинхронизатору, связанному С выходом фотоприемника. На чертеже изображена схема устройства. Устройство состоит из импульсного источника 1 света, системы 2 напуска дисперсной среды в рабочую кювету 3, оптической собирающей системы полевой диафрагмы 5, фотоприемника б В| лючателя 7, счетчика 8 импульсов, синхронизатора 9 и дадатчика 10 часхоты. Счетный вход счетчика 8 импуль сов связан с задатчиком 10 частоты, а управляющие входы счетчика 8 импул сбв Пуск и Стоп соединены с соот ветствуншдами выходами инхронизатора 9, вход которого связан с фотоприемником 6. , Устройство работает следукядим обр зом . Через рабочую кювету 3, освещавмую импульсным источником 1 света, с помощью системы 2 напуска дисперсной среды прокачивается анализируемый воздух. Задатчик 10 частоты задает частоту i. и длительность С вспышек света, удовлетворяющие соотношениям Ь - f - Mf u u длина рабочего объема в рабочей кювете, скорость прохожден ия дисперсной среды в рабочем объеме. Таким образом, между двумя вспышками капля успевает пересечь весь рабочий объем Ч) . При этом она не будет зарегистрирована дважды, так как длительность вспышки много меньше времени нахождения капли в рабочем объеме ( /и). 9 момент регистрации случайным образом в рабочей кювете 3 первой частицы после сигнала Измерение от включателя 7 сигнал с фотоприемника б через синхронизатор 9 запускает счетчик 8 импульсов. После случайной регистрации в рабочей кювете 3 i -той частицы синхронизатор 9 выключает счетчик 8 импульсов. Предположив, что функция W(х,t) описывающая вероятность нахождения Ч в рабочем объеме X частиц в момент времени t , характеризуется распределением Пуассона, можно вывести из те6ри,и вероятности связь концентрации капель и с числом вспышек N , сосчитанную за время между регистрациями первой и частицы,. . . . f b p(VO M(N}40/ где УР - величина рабочего .объема, число вспышек, сосчитанных счетчиком при регистрации частиц градуировочный коэффициент, В общем случае, когда функция 4({x,t) характеризуется биномиальным распределением частным случаем которого является распределение Пуассо- на), эта связь имеет вид : - 1 где VP -, , . N - число вспышек до появления частицы в Vp. Пример. Пусть величина рабочего объема VP длина его h 0,02 см, скорость прокачки U 1 м /с. Из соотношения следует, что частота f . Примем допустимую величину статистической погрешности в определений концентрации 5%, тогда по формуле Стьюдента необходимое число регистрируемых частиц f 400, Пусть при измеS1049 48

рении концентрации (по 4.00 частицам)ны раздельно. Статический анализ пс|было сосчитано счетчиком 30000 вспы-каэывает, что в предлагаемом устшек. Вычисляем концентрацию по фор- ройстве из трех двойников два ремуле. . U,гистрируготся как отдельные частицы,

срхП Р-что обеспечивает уменьшение оишбки

21 + )5в определении концентраций из-за

400 400 иасовпадений в 3 раза.

-- ехр--- О О- т Расширяется также в 3 -раза диа 0 -9000 смпазон измеряемых концентраций за счет

Ббли при измерении концентрациивозможности измерения более концентрияэвестным устройством две частицы Hfi- 10 рованных, плотных сред, которые хаходятся в потоке на расстоянииг мен| -рактеризуются большим числом двойных

шем длины h (так называемыечастиц.

двойники) то при пересечении рабо-1 Устройство найдет широкое примечего объема они неизбежно дали бы один(рение. в исследованиях атмосферных

импульс и зарегистрировались бы как 5аэрозолей и .облаков при самолетном

одна. При импульсном освещении великаили аэростатном зондировании атмосвероятность , что импульс светафер л: в исследованиях быстропротепридет в момент, когда в рабочем объе-какяцих процессов в дисперсных среме находится только одна из двух час дах, где фотоэлектрические счетчитиц и частицы будут зарегистрирова-ки неприменикы. ,

устройства ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ {КОНЦЕНТРАЦИЙ ОБЛАЧНЫХ КАПЕЛЬ, содер(Жашее расположенные последовательно импульсный источник сёёта, рабочую 1 -© кювету с системой напуска днсперсной среды, оптическую систему, диафрагму, фотоприемник, а также счетчик импульсов, отличают ее с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерений путем вероятностного обнаружения импульсным освещением одиночных частиц а рабочем объеме, оно снабжено эадатчиком частоты, /.соединенным с импульсным источником света и счетным входом счетчика импульсов, управляющие входы которого подключены к введенному синхронизатору, связанному с выходом фотоприемника . эо it эо