Измеритель высоты нижней границы облаков Советский патент 1985 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано при измерении высоты нк;кней границы облаков.

Известен измеритель вь4соты нижней границы облаков, содержащий источник импульсного излучения и приемное устройЬтвб, соец ященнфе с формирователе la lSfe liAdrb инт|ервала между

зо дирую ммив а ражежым импульса X Р

ми iQfJ,

|1ри .блюдaeмoй ичменчивосги BMijg||S JWie(fteu границы облаков репЛйз« тЛ й9 б( измерений известного измерителя невысока и их использование требует дополнительной обработки.

Наиболее близким к данному техническому решению является измеритель высоты нижней границы облаков,содержащий источник импульсного излучения,соединенный с первым входом формирователя временного интервала, последовательно включенные приемник излучения и усилитель с регу:шруемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со входом пикового детектора и через пороговое устройство со вторым входом формирователя временного интервала, блок обработки и регистратор. Блок обработки известного устройства содержит два сглаживающих RС-фильтра, обеспечивающих усреднение отдельных измерений высоты нижней границы облаков и формирование сигнала регулировки усилителя: с регулируемым коэффициентом усиления J.

Однако известное устройство имеет низкие точность и надежность из-за того, что реализуемое в известном измерителе сглаживание сигнала при разрывах облачности или многослойности облаков завьтшет высоту нижней границы облаков.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений высоты нижней границы облаков.

Для этого в предлагаемом измерителе высоты нижней границы облаков, содержащем источник импульсного излучения, соединенньш с первым входом формирователя временного интервала, последовательно включенные приемник излучения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со входом пикового детектора и через

пороговое устройство со вторым входом формирователя временного интервала, блок обработки и регистратор, блок обработки выполнен в виде аналого-цифрового преобра- зователя (ЛЦП), блока выделения сигнала нижней границы облаков,блока запоминания и усреднения амплитуд эхо-сигналов и цифроаналогового преобразователя (ДАЛ), причем первый вход АЦП соединен с выходом формирователя временного интервала, второй - с выходом пикового детектора, первый выход АЦП соединен

со входом блока вьщеления сигнала нижней границы облаков, первый выход которого соединен с регистратором, а второй - с первым входом блока запоминания и усреднения

амплитуд эхо-сигналов, второй вход которого соединен со вторым выходом АЦП, а выход через ЦАП соединен с управляюш 1м входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

Блок вьщеления сигнала нижней гра-. ницы облаков выполнен в виде последовательно включенных схемы сравнения и упорядочивания кодов,устройства запоминания и схемы выделения кодов нижней границы облаков. На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель высоты нижней границы облаков содержит источник импульсного излучения 1, формирователь временного интервала 2, приемник излучения 3, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 4, пиковый детектор 5, пороговое

устройство 6, АЩ1 7, блок выделения сигнала нижней границы облаков 8, блок запоминания и усреднения амплитуд эхо-сигналов 9, регистратор 1 О и ЦАП 11.

Блок выделения сигнала нижней границы облаков содержит схему сравнения и упорядочивания кодов 12, устройство запоминания 13 и схему выделения кодов нижней границы облаков 14.

Измеритель высоты нижней границы облаков работает следующим образом.

Источник импульсного излучения

1 посылает в направлении облаков зондируюцр1е световые импульсы.Отраженные от облачного слоя эхо-сигналы поступают на фотоприемник 3

3

и усиливаются усилителем 4. Усиленные эхо-сигналы поступают на детектор 5, фиксирующий амплитуду эхосигналов, и на пороговое устройство 6, вырабатывающее импульсный сигнал при определенной амплитуде эхо-сигнала. Формирователь 2 формирует сигналы, пропорциональные интервалу времени между посылкой зондирующего импульса и моментом появления импульсного сигнала на выходе порогового устройства 6. Дпя каждого зондирзпощего светового импульса выходной сигнал формирователя 2 после его преобразования в цифровой код в АЦП 7 поступает в блок вьщеления сигнала нижней границы облаков 8, где осуществляется его сравнение с кодами устройства запоминания 13 и запись в это устройство с упорядочиванием кодов схемой сравнения и упорядочивания кодов 12.

Дпя этого же зондирующего светового импульса сигнал с выхода детек.тора 5 преобразуется в цифровой код в АЦП 7 и запоминается в блоке запоминания и усреднения амплитуд эхо-сигналов 9. По выборке упорядоченных кодов в устройстве запоминания 13 схемой вьщеления кодов нижней границы облаков 14 осуществляется выделение и усреднение кодов, имеющих минимальное значение в заданных пределах за заданный

497664

скользящий временной интервал. Полученное среднее значение кода поступает на регистратор 10. Для вьщеленных в блок вьщеления сигнала 5 нижней границы облаков 8 измерений осуществляется усреднение также амплитуд эхо-сигналов в блоке запоминания и усреднения амплитуд эхосигналов 9. Значение усредненного 10 кода на выходе блока 9 после его преобразования в аналоговз о форму ЦАП 11 поступает на управляющий вход усилителя 4.

15 В результате вьщеления кодов с минимальным значением в заданных пределах за заданньм временной интервал в блоке вьщеления сигнала нижней границы облаков 8 обеспечивается формирование выходного сигнала регистратора 10, соответствующего минимальной нижней границе облаков, при исключении зондирований, полученных в условиях

25 разрыва облачности, ее многослойности. Кроме того, формирование управляющего сигнала регулировки усиления именно по эхо-сигналам, соответствующим нижней границе облаков, позволяет установить оптимальное усиление именно для нужных, соответствуюпщх нижней границе облаков сигналов, что также повыщает точность и надежность измерений.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ОБЛАКОВ, содержащий источник импульсного излучения, соединенный с первым входом формирователя временного интервала, последовательно включенные приемник излучения и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со входом пикового детектора и через пороговое устройство со вторым входом формирователя временного интервала, блок обработки и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и надежности измерений, блок обработки выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, блока выделения сигнала нижней границы облаков, блока запоминания и усреднения амплитуд эхо-сигналов и цифроаналогового преобразователя, причем первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом формирователя временного интервала, второй - с выходом пикового детектора, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом блока выделения сигнала нижней границы облаков, первый выход которого соединен с регистратором, а вто§ рой - с первым входом блока запо(Л минания и усреднения амплитуд эхо-сигналов, второй вход которого соединен со вторьм выходом аналогоцифрового преобразователя, а выход через цифроаналоговый преобразователь соединен с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. и со 2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что блок вьг деления сигнала нижней границы облаков вьшолнен в виде последовао тельно включенных схемы сравнения и упорядочивания кодов, устройства запоминания и схемы выделения кодов нижней границы облаков.