Измеритель степени видимости Советский патент 1990 года по МПК G01M11/00 

выполненное в виде цилиндрического растра 16 с чередующимися прозрачными и непрозрачными полосами с двумя оптопарами, где одна из них установлена напротив полос растра, а другая - параллельно оси толкателя с возможностью контроля через отверстие - растра начального его положения. Фотоприемник первой оптопары электри- п чески соединен с предусилителями, дешифратором с запоминающим и сбрасывающим устройствами, счетчиком импульсов и экраном, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах и раз-

мещенным в окне корпуса 1„ Наводят зрительную трубу с коллиматором и объективом на измеряемый объект, Выбирают из набора пар КС 7-8 такую, чтобы и качестве гасящего фона было небо у горизонта. Совмещают сторону АД 6 со стороной пары КС 7-8 (на экране начало отсчета 0 )и смещают параллельно стороне АД 6 пару КС 7-8 до тех пор, пока основное изображение объекта не погасится дополнительным. Отсчитывая смещение на экране, вычисляет по соответствующей формуле значение степени видимости. 4 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в метеорологии, атмосферной и физиологической оптике и т.д. Целью изобретения является повышение точности измерения. Измеритель содержит в корпусе 1 оптическую систему, включающую объектив 2,3,4, коллиматор 5, апертурную диафрагму /АД/ 6 с набором пар оптических компонент: клин - светофильтр /КС/ 7,8 различных сочетаний углов преломления и светопропускания и зрительную трубу. Одна из пар КС 7,8 - основная - размещается по АД 6 так, чтобы ее прямоугольная сторона была параллельна и совмещена со стороной квадратного отверстия АД 6 в начальном (нулевом) положении. Измеритель содержит также измерительный узел смещения основной пары КС 7,8 относительно АД 6 посредством механизма перемещения пары КС 7,8 и механизма перемещения всего набора пар КС 7,8 на линейке 9 для установки одной из пар перед АД 6. Механизм перемещения пары КС 7,8 содержит отсчетное устройство, выполненное в виде цилиндрического растра 16 с чередующимися прозрачными и непрозрачными полосами с двумя оптопарами, где одна из них установлена напротив полос растра, а другая - параллельно оси толкателя с возможностью контроля через отверстие 6 растра начального его положения. Фотоприемник первой оптопары электрически соединен с предусилителями, дешифратором с запоминающим и сбрасывающим устройствами, счетчиком импульсов и экраном, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах и размещенным в окне корпуса 1. Наводят зрительную трубу с коллиматором и объективом на измеряемый объект. Выбирают из набора пар КС 7,8 такую, чтобы в качестве гасящего фона было небо у горизонта. Совмещают сторону АД 6 со стороной пары КС 7,8 (на экране начало отсчета "0") и смещают параллельно стороне АД 6 пару КС 7,8 до тех пор, пока основное изображение объекта не погасится дополнительным. Отсчитывая смещение на экране, вычисляют по соответствующей формуле значение степени видимости. 4 ил.

Изобретение относится к оптичес- кому приборостроению и может быть использовано в метеорологии, атмосферной и физиологической оптике и дорожно-транспортном деле.

Целью изобретения является повы- шение точности измерения степени видимости при одновременном расширении диапазона измеряемых объектов.

На фигс) показан измеритель степени видимости, общий вид; на фиг,2 - узел механизма перемещения линейки; на фиг,3 - растр отсчетного устройства; на фиг,4 - электрическая схема отсчетного устройства.

Измеритель степени видимости содер жит размещенные в корпусе 1 (фиг.1) оптическую систему: объектив 2-4 с переменным фокусным расстоянием 57- 300 мм, в котором оптические компоненты 3 и 4 - подвижные, коллиматор 5, квадратную апертурную диафрагму 6, узел оптических компонент - набор пар оптических ароматических клиньев 7 с различными преломляющими углами d. t- и.нейтральных светофильтров 8 с раз- пичными коэффициентами пропускания Ј. 5 расположенных на линейке 9, и со- осно расположенную с ними зрительную трубу 10, Одну из пар клин - свето

фильтр (КС) устанавливают за апертур

ной диафрагмой б (на момент измерения она является основной парой)с возможностью относительно последней. Таким образомв в измерительный узел входят набор пар КС 7-8, размещенных на линейке 9, механизм перемещения пары КС 7-8, включающий толкатель 11 с отсчетным устройством, элемент перемещения - ползун 12, и механизм пе0

5

Q

п 45

5

50

ремещения линейки 98 в который входят элемент 15 управления (фиг„2) и фиксирующее устройство в виде шарика 4, западающего в лунки 15, изготовленные в линейке 9.

Отсчетное устройство механизма перемещения пары КС 7-8 (фиг.1) измерительного узла выполнено в виде цилиндрического полого барабана 16, закрепленного на толкателе 11, передвигаю - щего ползун 12 - элемент перемещения, и размещенных внутри него источника 17 излучения - светодиода, а снаружи - двух ф отоприемников 18 - фотодиодов1, установленных напротив светодиода 17. Цилиндрический барабан 16 выполнен в виде растра с чередующимися прозрачными 19 (фиг.З) и непрозрачными 20 полосами, ориентированными параллельно направлению перемещения толкателя 11 (фиг.1).- Отсчетное устройство содержит также микропереключатель 21, с которым контактирует в начале перемещения цилиндрический растр 16. В последнем выполнено отверстие 22 (начало отсчета 0), на оси которого размещена оптопа- ра - светодиод 23 и фотодиод 24, установленная параллельно оси толкателя

Два фотоприемника 18 (фиг.4) отсчетного устройства электрически соединены с двумя Предусилителями 25, дешифратором 26 направления с запоминающим 27 и сбрасывающим 28 устройствами, реверсивными счетчиками 29 преобразованных импульсов, дешифратором 30 двоично-десятичного кода в семи- сегментный и экраном 31, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах, установленного в окне неподвижной части корпуса 1.

Ахроматические оптические клинья 7 выполнены с преломляющими углами 1 , 3 и 5°, а нейтральные светофильтры - с коэффициентами пропускания 0,1, 0,5 и 1. Сочетание определенного клина 7 с определенным светофильтром 8 составляют пары: Ј/,Ј,, /, , с/, ь3, /j с(, о/2 -1

j t-3

,з

с/, „ И

/

3 1Э

Рабочей

10

гасящего фона было небо у горизонта, являющегося вуалирующей дымкой. Пере началом измерений пара КС 7-8 полностью перекрывает апертурную диафра му 6. Совмещенные стороны пары КС 7в свою очередь, совмещены со стороной апертурной диафрагмы 6 и параллельны ей. В поле зрения окуляра зри тельной трубы 10 наблюдается изображение объекта и фона, смещенное от носительно оптической оси прибора. На экране 31 автоматически (от сигна ла микропереключателя 21 и второй оп

кромкой пары клин - светофильтр (КС) 7-8 являются совмещенные с высокой точностью сторона клина 7, соответствующая ее вершине, с одной из стороной топары 23-24) устанавливается нуль светофильтра 8. Совмещенные стороны отсчета, В процессе измерения основ- каждой пары КС 7-8 в нулевом положении измерительного узла строго совмещены и параллельны стороне апертурной диафрагмы 6, при этом микропереключатель 21 находится в замкнутом состояную пару КС 7-8, установленную на ползуне 12, перемещают толкателем II механизмам перемещения и открывают

20 апертурную диафрагму 6, являющуюся входным зрачком зрительной трубы 10. При этом поворачивают цилиндрический растр 16 отсчетного устройства, закрепленного на толкателе 11, пере

нии, а оптопара 23-24 - на оси отверстия 22.

С помощью механизма перемещения совмещенные стороны пары КС 7-8 перемещаются строго параллельно стороне апертурной диафрагмы 6.

Принцип действия работы прибора основан на методе гашения изображения исследуемого объекта и на приведении этого объекта к порогу восприятия глаза наблюдателя. В первоначальном подожении отсчетного устройства имеет место одно (основное) изображение, построенное световым потоком, прошедшим через пару КС 7-8. По мере перемещения пары КС 7-8 изображени раздваивается и появляется (дополнительное) изображение, построенное световым потоком, прошедшим через открывшуюся часть, апертурной диафрагмы. При этом на изображение исследуемого объекта основного изображения накладывается выбранный фон дополнительного изображения (за счет пары КС 7-8), яркость которого выполняет функции вуалирующей дымки. По мере перемеще - ния пары КС 7-8 увеличивается вуалирующая яркость дополнительного изображения, а яркость основного изображе- ния уменьшается.

Измеритель степени видимости работает следующим образом.

Зрительную трубу 10 с коллиматором 5 и объективом 2-4 устройства на- водят на измеряемый объект, при этом устанавливают за апертурной диафрагмой 6 необходимую пару клин - светофильтр 7-8, такуют чтобы в качестве

гасящего фона было небо у горизонта, являющегося вуалирующей дымкой. Перед началом измерений пара КС 7-8 полностью перекрывает апертурную диафрагму 6. Совмещенные стороны пары КС 78 в свою очередь, совмещены со стороной апертурной диафрагмы 6 и параллельны ей. В поле зрения окуляра зрительной трубы 10 наблюдается изображение объекта и фона, смещенное относительно оптической оси прибора. На экране 31 автоматически (от сигнала микропереключателя 21 и второй оптопары 23-24) устанавливается нуль отсчета, В процессе измерения основ-

топары 23-24) устанавливается нуль отсчета, В процессе измерения основ-

0

0

5

ную пару КС 7-8, установленную на ползуне 12, перемещают толкателем II механизмам перемещения и открывают

0 апертурную диафрагму 6, являющуюся входным зрачком зрительной трубы 10. При этом поворачивают цилиндрический растр 16 отсчетного устройства, закрепленного на толкателе 11, пере5 мещающем ползун 12 - элемент перемещения. Точность измерения зависит от частоты растра 16 (от количества чередующихся прозрачных 19 и непрозрачных 20 полос). Ползун 12 выполнен в виде ласточкина хвоста и подпружинен к толкателю 11. Световой поток от исследуемого объекта и фона, на котором рассматривается объект пройдя через панкратический объектив 2-4, коллиматор 5 и апертурную диафрагму 6, разделяется в плоскости клина на два потока и в фокальной плоскости окуляра зрительной трубы 10 образует два изображения одной и той же картины. Одна из них ( основное) образовано световым потоком, прошедшим через клин 7 с фильтром 8 и объектив зрительной трубы 10, второе изображение (дополнительное) световым потоком, прошедшим через неперекрытую клином часть япертурной диафрагмы и объектив зрительной трубы 10. Оба изображения смещены одно относительно другого на величину, пропорциональную преломляющему углу клина 7 с/ и увеличению Г чрительной трубы 10. По мере уменьшения перекрытия апертурной диафрагмы 6 основной пары КС 7-8 яркость объекта основного изображения уменьшается, а яркость наложенного на него фона дополнительного изображения увеличивается. При некотором положении клина 7 происходит гашение основного изобра5

0

5

жения объекта и в этот момент с экрана индикатора считывается отсчет 1 цля определения измеряемой величины степени видимости V, которая находится из выражения

V

1 +

Ъ - L,

г

где Ь - постоянная величина, определяемая размером стороны апер- турной диасЬрагмы; 1.J отсчет считываемый с экрана Ј - визуальный коэффициент пропускания клина; Ь, - отношение яркости неба и

фона,

В отсчетом устройстве механизма перемещения пары КС 7-8 измерительного узла при повороте цилиндрического паотра 16 непрозрачные полосы последнего периодически перекрываю фотоприемники 18 и свет на них от светодио- да 7 не попадает,, В этом положении сигналы с предусилителей 25S электрически связанных с двумя фотоприемниками 18, воздействуют на дешифратор 26 напряжения с запоминающим 27 и сбрасывающим 28 устройствами. Отсутствие двух сигналов устанавливает дешифратор 26 с запоминающим устройством 27 в единичное состояние.

Далее запоминается с какого датчи ка пришел сигналр а по сигналу с двух датчиков 18 вырабатывается импульс для счета, соответственно для прибавления или вычитания, в реверсивном счетчике 19 в зависимости от того, какой датчик был засвечен первым. Затем цикл повторяется. Код, хранящий- ся в счетчике 29, постоянно выдается на выход, воздействует на второй дешифратор 30 двоично-десятичного кода в семисегмектный и высвечивается на жидкокристаллическом индикаторе 3

экране с которого снимается отсчет смещения пары КС 7-8 „ Б начальном ложении пары КС 7-8 барабан 16 замыкает микропереключатель 21, а отверстие 22 в торце барабана 16 пропускает свет от светодиода 23 на фотоприемник 24 (вторая оптопара)„ Сле- довательно, объединенный по направлению сигнал дает точный О, так как микропереключатель дает нулевой отсчет оборота барабана, а оптопара 5

0

д

5о

Q

35

45

нулевое положение барабана в обороте, и счетчики обнуляются.

Формула изобретения Измеритель степени видимости, содержащий последовательно расположенные и размещенные в корпусе объектив с переменным фокусным расстоянием, коллиматор, зрительную трубу, размещенные между коллиматором и зрительной трубой квадратную апертурную диафрагму и измерительный узел„ состоящий из набора пар ахроматический клин различного сочетания углов клиньев - нейтральный светофильтр с различными коэффициентами пропускания с возможностью установки одной из пар у апертурной диафрагмы так, что все стороны пар клин - светофильтр, совмещены и расположены параллельно сторонам апертурной диафрагмы и механизм перемещения пары клин - светофильтр относительно этой диафрагмы с толкателем и отсчетным устройством положения этой пары, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше- ния точности измерения, набор пар клин - светофильтр установлен с возможностью перемещения параллельно стороне апертурной диафрагмы, а отсчет- ное устройство механизма перемещения пар клин - светофильтр выполнено в ви- виде цилиндрического растра, размещенного на толкателе механизма перемещения с чередующимися прозрачными н непрозрачными полосами, ориентированными параллельно направлению перемещения толкателя, и размещенными внутри него источником излучения, а снаружи - двумя фотоприемниками, размещенными напротив источника излучения и электрически связанными с экраном-индикатором через последовательно соединенные между собой предусили- тель, дешифратор направления, запоминающее и сбрасывающее устройство, дешифратор кода и счетчик импульсов, при этом в начальном положении пары клин - светофильтр относительно апертурной диафрагмы цилиндрический растр контактирует с микровыключателем, а отверстие начала отсчета растра расположено соосно со светодиодом и фото- 55 диодом, размещенными , параллельно оси толкателя.

50

16

1578552 1

Фиг. 2

- ,19

щ

20

(pL/г.З