Устройство для измерения прозрачности атмосферы Советский патент 1985 года по МПК G01J1/16 

11 Изобретение относится к оптическим средствам измерения, предназначено для определения прозрачности атмосферы в полевых условиях и может использоваться для определения контраста между удаленными объектам и фоном. Известно устройство для определе ния прозрачности атмосферы путем фо томет.рирования контраста удаленного черного тела на фоне дымки у горизо та, которое состоит из фотометрируе мого черного тела, фотоприемного бл ка, содержащего объектив, фотоприем ник и плоскопараллельную пластину для отклонения оптической оси фотоприемного блока при поочередном наведении на черное тело и фон pj. Данное устройство имеет существенные погрешности, связанные с вли янием паразитной составляющей освещенности чувствительной площадки фо топриемника в результате рассеяния постороннего света в оптической сис теме устройства. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство для измерения прозрачности атмосферы, содержащее последователь но установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости дв полевые диафрагмы для фотометрирова ния объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителе связанный с логическим вычислительным устройством р. Яркостньй контракт между объекто и фоном вычисляется по формуле V К --- , где &В - разность яркостей объекта и фона В. - большая яркость. Прозрачность атмосферы определяется по формуле . Ко где 1C о - истинное (не искаженное) значение контраста между объектом и фоном. Данное устройство не обеспечивает достаточной точности определения контраста, следовательно, и прозрач ности атмосферы, так как в нем не устраняется влияние на результат измерения погрешности, связанной с 72 наличием паразитной яркости 6 В , обусловленной рассеянием постороннего света на оптических деталях и элементах конструкции, которая при измерении разности яркостей фона и объекта (Вф-В) исключается, но проявляет себя при измерении каждой из этих яркостей, т.е. входит в знаменатель приведенной выше формулы, которая принимает вид в,+бв Цель изобретения - повьш1ение точности определения прозрачности атмосферы. Для-достижения указанной цели устройство, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, связанный с логическим вычислительным устройством, снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленным за основными и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления , синхронным интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами синхронного интегратора и счетчика-дещнфратора, синхронный интегратор включен между фотоприемником с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логического вычислительного устройства. На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для определения прозрачности атмосферы, на фиг.2разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит объектив 1, три полевые диафрагмы 2-4, расположенные в фокальной плоскости объектива, на которых формируется изображение соответственно фотометрически подобных объектов и фона, коммутатор 5, установленньй за диафрагмами и перекрывающий диафрагму 2 или 3, мо311631

дулятор 6, перекрывающий диафрагму

4или диафрагмы 2 и 3, формирователь 7 импульсов управления (ФИУ), синхронизированный с модулятором 6 и вырабатьшающим сигнал управления - услов- 5 ной О при открытой диафрагме 4 или условную 1 при открытых диафрагмах

2или 3, фотоприемник с усилителем 8,воспринимающий световой поток от фона яркостью В через диафрагму 4 10 или от объектов яркостью В ц, или В соответственно через диафрагмы 2 или

3и преобразующий его в электрический сигнал, усиливаемый усилителем, служащий для оптимизации отношения 15 сигнал/шум синхронньй интегратор 9, управляемый импульсами с ФИУ 7 и со счетчика-дешифратора 10, который в свою очередь управляется импульсами

с ФИУ 7 (счетчик-дешифратор 10 управ- 20 ляет такжепереключением коммутатора

5каналов), логическое вычислительное устройство 11 с двумя аналоговыми ключами на входе, подключающими к вькоду синхронного интегратора 25 9 аналоговые запоминающие устройства, входящие в состав устройства

11, соответствующие тому каналу, где содержится информация о разности (, ) или () Выходы анало- зо говых запоминающих устройств .соединены с входом решающего устройства.

Наличие в логическом вычислительном устройстве двух аналоговых ключей,

управляемых с того же счетчика-дешифратора, что и синхронньй интегратор и коммутатор каналов позволяет с помощью одного интегратора записывать информацию о разности яркостей (В«-Вд, ) и (Вф-Bgj) в двух запоминаю.пдах устройствах.

Устройство работает следующим образом.

При определении прозрачности атмосферы осуществляется фотометрирова- 5 ние двух столбов атмосферы: длиной L - между объективом и объектом и длиной L - между .объективом и вторым объектом. Объектив 1 формирует изображение объектов и фона в своей фо- 50 кальной плоскости, в которой находятся три полевые диафрагмы 2-4. Изображенре первого объекта формируется на диафрагме 2, изображение второго объекта - на диафрагме 3, а изрбра- 55 женив фона (дымки у горизонта) на диафрагме 4. При этом коммутатор 5 каналов находится в одном из положе74

НИИ, когда остаются открытыми две диаграммы: диаграмма 4, пропускающая излучение с яркостью Вф от фона и, например, диафрагма 2, пропускающая излучение от столба атмосферы, находящегося между объективом и первым объектом, имеющего яркость-В, . При этом потоки яркостью Еср и BO модулируются модулятором 6 в противофазе и поступают на фотоприемник с усилителем 8. На выходе усилителя формируется сигнал, пропорциональный разности (Bjp-Boj). Модулятор 6 приводит в действие ФИУ 7, который вырабатывает сигнал управления - условный О при открытой диафрагме 4 или условную 1 при открытой диафрагме 2. В этом случае импульсы управления совпадают по фазе с сигналом от первого объекта. Импульсы управления с ФИУ 7 поступают на счетчик счетчика-дешифратора 10 и одновременно управляют работой синхронного интегратора 9. В синхронном интеграторе 9 осуществляется накопление разностного сигнала, пропорционального (Вф-Вд,). Синхронньй интегратор служит для оптимизации отношения сигнал/шум и позволяет выделить минимальньй разностньй сигнал. При поступлении в счетчикдешифратор 10 определенного числа импульсов последний вьфабатывает команду на запись разностного сигнала, пропорционального (В„,-Вр, ), в логическое вычислительное устройство 11 (из интегратора через аналоговьй ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования первого объекта). По оконч-ании записи сигнала счетчикдешифратор 10 вырабатьшает команду на переключение поля зрения, поступающую на коммутатор 5 каналов. Одновременно счетчик-дешифратор 10

также подает команду на сброс синхронного интегратора 9. После окончания действия команды сброса интегратора и после переключения коммутатора каналов (открывается диафрагма 3) происходит измерение сигнала, пропорционального разности ( BOJ). Процесс измерения полностью аналогичен. При этом сигнал, пропор- циональньй (), записывается в логическое вычислительное устройство 11 .(через аналоговый ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования

511

второго объекта), в процессе измерения накопление сигнала в синхронном интеграторе происходит строго нормированно при измерении яркостей (Bm-B, ) и (Вф-Вд), что обеспечивается управлением синхронным интегратором от счетчика-дешифратора. Счетчик-дешифратор, считающий импульсы с формирователя импульсов управления и дающий команды на коммутатор каналов, а также формирующий команду сброса синхронного интегратора, предназначен также для формирования команды записи накопленного сигнала из синхронного интегратора в логическое вычислительное устройство, В логическом вычислительном устройстве производится вычисление показателя ослабления атмосферы по формуле

1 t Baj-BOI Сб, , . --г- In .

Ьг-ь, bjj-L, «Р

Вт-Во

Предложенное устройство позволяет повысить точность определения показа576

теля ослабления атмосферы as за счет исключения погрешности, обусловленной влиянием паразитной яркостиff В, и равной

р- ВОБ

Вф-Воб

8в

вор + 8 в &а 06

ср

Крометого, устройство позволяет в процессе измерения определять разность яркостей (ВФ-BQ,) и ((,2) и при вычислении и по формуле полностью исключить паразитную яркость S В. При зтом полностью автоматизируется процесс измерения прозрачности атмосферы и точность измерения повышается за счет исключения паразитной составляющей яркости и оптимизации обработки сигналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, соединенный с логическим вычислительным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленньи за ос(новными .и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления, синхронньн интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами син(О хронного интегратора и счетчика-дешифратора, синхронный интегратор включен между фотоприемникрм с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логического вычислительного устройства. Од со ел

л-л