Самолетный измеритель спектральной прозрачности атмосферы Советский патент 1989 года по МПК G01W1/00 

И:юбр тение относится к технике метеорологического приборостроения и может Пьп ь использована для измерения полей газовых состяплякких ат- м(-( ферм в ИК диапазоне спектра при использовании самолета в качестве Носителя измерительных сре/Гств,

Целью изобретения является повышение точности измерений спектральной прозрачности атмосферы при проведении измерений с борта самолета.

На чертеже приведена конструкция самолетного измерителя спектральной прозрачности.

Изобретение относится к технике метеорологического приборостроения и может быть использовано для измерения горизонтальных распределений газовых составляющих атмосферы по ее спектральной прозрачности в ИК-диапазоне спектра. Цель изобретения - повышение точности измерений спектральной прозрачности атмосферы при проведении измерений с борта самолета. Корпус измерителя прозрачности, связанный с приводом системы слежения за диском Солнца, может поворачиваться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Ось входного окна параллельна оси наведения. Внутри корпуса расположены датчики наведения на Солнце, монохроматор с приемником излучения, блок усиления. Угол поля зрения α монохроматора превышает угловой размер Солнца. Между входным окном и монохроматором установлены плоское поворотное зеркало под углом к оптической оси монохроматора и зеркальный секторный обтюратор, снабженный приводом и датчиком опорного сигнала. Угол между плоскостями зеркала и обтюратора равен α/2. Приемник излучения расположен перед фокальной плоскостью выходного объектива монохроматора на расстоянии 2αF²/D+ΑF от нее, где F - фокусное расстояние выходного объектива монохроматора, D - его диаметр. Выход датчика опорного сигнала соединен с входом опорногосигнала блока синхронного детектирования, включенного между блоком усиления и регистратором. 1 ил.

Измеритель содержит выполненный с возможностью вр; тения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях корпус I, входное окно 2, установленое на оси 3 наведения, привод спе- дяшей системы А-5, датчики 6 и 7 наведения, монохроматор Я, приемник 9 излучения, 10 уги.чения, perti стратор II, плоское черкало 12, зер клльный секторний о6гк)р,(тор 13, снабженный принпл чм 1А и датчиком 15 опорного сигнала, блок 16 синхронного детектирования.

Датчик onopHoi o сигнала предсттв ляет собой пару - светодиод и фотодиод, которая пьщлет опорный сигнал для синхронного детектора при проходе через нее гоответгтмук т гп сквозного сектора обтюратора 13.

Входная оптическая ось 17- мпцо- хроматора 8 установлена (нч чертеже под углом 45 к оси 3 нлредения, а плоское зеркало 12 расггси.-ожено под углом 45 к этим осям. Ил чертеже показана также устдновк.э измерителя в отверстии астролюка слмолета, где 18 - обшивка самолета, а 19 - repve тизируюгаич кожух, еркл/и-ныи секторный обтюр.нтор 13 мо.«ет ль вьлюл- нен в виде диска с двуч еркаль- ными секторами г

Самоле1НЬ|Г1 и мсрни Л. rn.-MjM;iL- ной прозрачности p.-iOoT.i,- следуют .. образом.

С помопью длтчикрн Ъ я 7 нанеде- иия привод c.4e;uiaif-H гиг(.-.ы i и 5 устанавливает ось 3 нлпс-ления корпуса 1 на Солнце. При вращении зеркального секторног о о5т - ратора 13 потока излучения от Сол.ч;:л и атмосферы, находяп1е11ся п голе зрения измерителя, проходит через входное окно 2 н, отражачсь от плоского зеркала 12 или от зеркальней поверхности обтюратора 13, nortaj .aeT через монохроматор 8 на приемник 9. При зтом, когда секторны обт лратор 13 не перекрывает поверхность плоского зеркала 12, поток излучении Р , поступаютий нл приемник 9, имеет вид:

Р, a(W, В, .Х- л ).

где а - коэффициент гфопорциональностя;

W, - Tejit. CHtw yiiiji поля зрения измерителя; . - спектральная плотность

яркости атмосферы; - телесный угол Солнца; - спектральная плотность

яркости Солнца; - спектральная прозрачность; телесный угол приемника;

0

0

Н,

пр

- спектральная плотность

яркости фона.

При этом поле зрения измерит ля л, препыпзет в 4-6 раз угл.и)О1; размер Солнца (до 2-4 ). В результате г ри колебаниях оси наведения (за счет неточности наведения и воздействия вибраций) в пределах 1-2 диск Солн- па всегда будет находиться в поле зрения измерителя. Возможное смешение изображения диска Coninia на чувствительной площадке приемника, которое из-за неоднородности плогаади приводит к изменению регистрируемого сигнала, исключается расфокусировкой О1ттической системы монохромл- тор - приемник излучения. Из несложных геометрических соотношений между диаметром выходного объектива моно- хроматора, его фокусным расстоянием II размером приемник,), обеспечива- 1п.Ю. ненпе условии пилной зас- тзетки приемника изл - ченяя при смешениях и шбра; ен;|я Т(-Ч( ЧИ 110 источни- К1 из.мучония, р.им: - .ti HHoro на бесконечности, следует, ч i г, приемник излучения необходимо расположить перед 5 Лока.чьной плоскостьк ныхг-лногч объек- типл монохроматора и i ;iiicci оянии

.Ll

;

Г - еги фокусное расп ояняе .

При перекрь тии плоск-.1о черкала 12 зеркальной iioHt-pxHi г тью секторного обтюратора 13 на приемник 9 поступает поток излучения 1,, из поля

зрения, отклоненного на тол оо от

S

оси наведения 3, который имеет вид:

Pj a(u),Bjj - (i .,.

После усиления сигнала г приемни- Q КЗ 9 в блоке 10 усиления н детектирования в блоке 16 синхронного детектирования, на опорный вход которого поступает опорный сигнал от датчика 15 опорного сигнала, на регист- 5 ратора 11 поступает сит-нал Ь , пропорциональный разности псчокоя Р, -, где D - диаметр объектива;

и, к„г.д.

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый характеристиками измерителя спектральной прозрачности, телесным углом Солнца и его спектральной плотностью энергетической яркости на верхней границе атмосферы.

Значение Kg является фактически приборной константоГ:, которая может быть определена, например, долгим методом Бугера, когда в условиях стабильной в течение дня атмосферы, например в антициклонических условиях, осуществляются измерения солнечной радиации при различных высотах Солнца 9 . Зная зависимость Р (Т(, и, 0, которая может быть рассчитана или определена экспериментально, по измерениям U, для различных д 1МОЖНО определить К,, решая нелинейную систему

U,(0;) К,Р{Л, и, 0; }. i 1, N

Определенное таким образом значение Kg для данного измерителя спектральной прозрачности используется я- 1Я спрелеления Г по измеренному сигналу j .

ф о р м у /I л

11 fi р е т е н и я

Самолетный измеритель спектраль- ноЛ про-зрлчности атмосферы, содержащий рыполиенныГ с ноэможностыо пово

рота Б двух взаимно перпендикулярныд плоскостях корпус с входным окном, установленным на оси наведеиия, привод следящей системы, связанный с корпусом и соединенный с датчиком наведения, плоское зеркало, последовательно соединенные монохроматор, приемиик излучения и блок усиления, а также регистратор, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений спектральной прозрачности атмосферы, в него введены зеркальный секторный обтюратор, снабженный приводом и датчиком опорного сигнала, н блок синхронного детектирования, при этом нокохро- матор выполнен с углом поля зрения &,, превышающим в 4-6 раз угловой размер Солнца, причемник излучения расположен перед фокальной плоскостью выходного объектива монохроиатора иа расстоянии d 2etf /D +oif, где f - фокусное расстояние выходногс объек- тива моиохроматора, D - его диаметр, плоское зеркало и зеркальный секторный обтюратор установлены на пересечении входной оптнческой оси монохроматора и оси наведения, их зеркальные поверхностн перпеиднку- .1 плоскости, проходящей через ось наведе1шя и входную оптическую ось монохромятора, а угол между ними равено6/2, выход датчика опорного сигнала соединен с соответ- струюшим входом блока синхронного детектирования, включенного между блоком усиления и регистратором.

l

. - -f -f f -r -f - -r . - -f - - -f /9

Составитель A. Васильков Редактор К. КрупкннаТехред Л. Сердюков а Корректор М. Шаропи

Заказ 7632/37Тираж 789Подписиое

ВНЮШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Носква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательск}1П комбинат Патеит, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

/;j// / /5

//