Способ определения атмосферной дисперсии и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N21/27 G01W1/00 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано при исследовании распространения излучения внеатмосферных объектов в земной атмосфере.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности измерений.

Способ осуществляют следующим образом.

Спектр излучения звезды ограничивают заданной полосой в пределах ее спектрального диапазона светимости. Из-за атмосЛерной дисперсии ресЬрак- ция лучей разных длин волн в атмосфере происходит так, что короткие волны сильнее отклоняются от первоначального направления по сравнению с лучами длинноволновой части спектра. В результате этого коротковолновые изображения смещаются больше длинноволновых и поскольку спектральный диапазон ограничен со стороны коротких и длинных волн, полное изображение ограничено по длине и представляет собой фигуру, близкую к эллипсу, большая ось которого вытянута вдоль направления дисперсии.

Максимальный поперечный размер изображения определяется размытием изображения, а продольный размер - суммой размытия изображения и его удлинения из-за атмосферной дисперЮ 3

CD

Ctf Јъ

ч пучен выбранного спектрального и:п срн л па .

ГтaHupvpT изображение звезды догп, и поперек направления диспер- сии линейной разверткой с прямоуголъ- той щелью, Длительность сигнала поперт много сканирования пропорциональна размытию изображения ввиду малого углового размера звезды, а продольного канирования - размытию изображения и г го удлинение из-за атмосферной г,IK персии.

РЛЧНОСТЬ сигналов продольного и :ir j (. речного сканирования соответству- er ч Л пшепию изображения вдоль нап- р. нчепия дисперсии и пропорциональна величине я мосАерной дисперсии для - выбранного спектрального диапазона ) олн ряпучения звезды. Шириной , чрм определяется точность, с которой Л1 -мшногти сигналов сканирования .тс тлупт величинам продольного , тс го р змерор изображения.

1,-шогть длительностей п ,р ч. мы пе зависит от ширины 1 грс f 1мипчальна разности про- ч г и поперечного размеров изобк 1П Т ,

/ 1 0оть пин г иной развертки (пере- поты щелей) определяет диапазон г- - ог) тюг гей сигналов сканирования.

ч ((г , 1 приведена схема устройст- м дпя определения атмосферной дкс- на Фиг, 2 - электрическая блок хеыл регистрации и преобразования -нтнл ов сканирования устройства.

ч сг роиггво содержит оптическую т тему 1 для Аормисования изображе- 11 объекта, светофильтр 2, зеркала и , валы 5 и 6, кинематический блок 7, двигатель 8, фотоприемники 9 м 10, датчик 11 числа оборотов, клю- элементы 12 и 13, генератор 14 имтгульсов, счетчики 15 и 16 импульсов -vpMy 17 вычитания. Светофильтр 2 вы- -олнен полосовым в пределах спектрального диапазона светимости объекта 1- расположен на выходе оптической системы 1, создающей изображение объекта Лвнгатель 8 через кинематический блок 7 соединен с валами 5 и 6, ориентированными взаимно-перпендикулярно и перпе пчкулярно оси оптической систе- м 1 так, что вал 5 параллелен нап- раглению дисперсии (обозначено стреп ой). Р.ллы 5 и 6 расположены светового потока на одинаковом

с

Q ,

0

5

расстоянии от оси оптической системы 1 .

Зеркала 3 и 4 закреплены осесим- метрично на валах 5 и 6 и размещены за светофильтром ..

Лотоприемники 9, 10 выполнены с прямоугольными приемными поверхностями, ориентированными параллельно валам 5 и 6, размещены в фокальных плоскостях изображений, создаваемых оптической системой 1, и подключены к управляющим входам ключевых элементов 12 и 13, соединяющих генератор 14 импульсов, управляемый датчиком 11 числа оборотов двигателя 8, с входами счетчиков 15 и 16 импульсов, выходы которых подключены к схеме 17 вычитания .

Устройство раб стае1 с лед утешим образом.

Двигатель 8 через кинематический блок 7 вращает вал 5 и укрепленное на нем зеркало 3 в одну сторону, гга- npiTMpp, по часс,во# стрелке, а вал 6 ч зеркало 4 - синхронно в противоположную сторону.

В процессе вращения зеркала 3 и 4 попеременно входят в световой поток объекта, сформированный оптической системой 1 и прошедший через светофильтр 2, таким образом, что зеркало 4 отражает световой п°ток вдоль направления дисперсии, а зеркало 3 - в плоскости, перпендикулярной направлению дисперсии.

Эллипсы изображений, сформированные на приемных поверхностях фотоприемников 9 и 10, ориентированы большими осями вдопь приемной поверхности фотоприемника 9 и поперек поверхности дютоприемника 10,

В процессе вращения зеркал 3 и 4 изображения объекта перемещаются с постоянной скоростью поперек фотоприемников 9 и 10.

Длительности сигналов с выхода фотоприемников 9 и 10 пропорциональны времени прохода изображений поперек их приемных поверхностей, т.е. пропорциональны времени поперечного и продольного сканирования изображения объекта.

Сигналы Лотоприемников 9 и 10 запускают ключевые элементы 2 и 13, которые переключают выход генератора 14 импульсов к входам счетчиков 15 и 16 импульсов.

В момент запуска датчика 11 числа оборотов двигателя 8 включается генератор 14 и импульсы с его выхода начинают поступать на входы ключевых элементов 12 и 13. Го поступлении сигналов сканирования с Лотоприемни- ков 9 и 10 ключевые эпементы 12 и 13 подключают генератор 14 к входам счечиков 15 и 16 импульсов, которые под ют результат суммирования на схему 17 вычитания.

Количество импульсов на выходе счетчика 15 пропорционально времени поперечного сканирования изображения т.е. пропорционально поперечному размеру изображения, умноженному на число оборотов зеркала 3 с момента включения датчика 11 числа оборотов. Сигнал на выходе счетчика 16 импульсов соответственно пропорционален продольному размеру изображения.

После обработки заданного числа оборотов двигателя 8 датчик 11 числа оборотов отключает генератор 14 и прекращает подачу импульсов на входы счетчиков 15 и 16 импульсов.

Сигнал на выходе схемы 17 вычитания пропорционален разности продольного и поперечного размеров объекта, т.е. пропорционален величине атмосферной дисперсии и служит для ее определения.

Поскольку зеркала 3 и 4 отражают полный световой поток с выхода оптической системы 1, а фотоприемники 9 и 10 осуществляют сканирование всего поля изображения, для определения атмосферной дисперсии достаточно ввести объект, либо несколько объектов в поле зрения оптической системы 1 и произвести хотя бы один цикл сканирования.

Взаимная перпендикулярность зеркал 3 и 4 обеспечивает их синхронное беспрепятственное вращение в процессе работы устройства.

Симметричное закрепление зеркал 3 и 4 на валах 5 и 6 позволяет устранить механические биения и выполнить их отражающими с обеих сторон, Это вдвое увеличивает Чс тоту сканирования изображении объекта при заданной скорости воащения двигателя 6 и сокращает время измерений.

Формула изобрехения 1 . Способ определения атмпссНерно дисперсии, заключающийся р что

5

20

5

- g

С1--1.ИГЛХЛ щелью и Обращение злетги поперек напранпения дисперсии и ояют длительность сигнала сканировт нчя, отличающийся тем что, с пелъю говмчения точности и оперативности измерений, выделяют з- данную полосу в спектре изучения звезды, сканирование изображения звезды производят линейной развери с прямоугольной щелью, дополнител; ч. сканируют изображение вдодь надрав ния дисперсии, измеряют длительное1Ь сигнала и по разности сигналов скяьч рования вдоль и поперек направпени-т атмосферной дисперсии судят о ее i -- личине.

2. Устройство для определения a-i мосЛерной дисперсии, содерлащее установленные поспедовател не на опт ческой оси оптическую СРГ-С у для формирования гзображек .л о .екга, свртофнльтр л фотогрне ичп i тдкж. цвчгателг с кинема ччес л олокчм и измеритель, о т л ч ч. а ю i Р с я « м, ч го, с noubmei;i:« г тчносч i оперативности измерений, него введены дополнит ельчый фотоприемник и два зеркала, размещенные между ci - Todbn Ti Tpon t фг тогриекликс М на вала. рчщения, огиенттфованньл взаимно, лерпекпт улярнс, примем валь расположены вне светового по-ока н i равном расстоянии от оптической оси перпендикулярно ей так, что один из валов параллелен направлению дисперсии, светофильтр выпстнен полт-овым в пре- депзх спек грат ного свети- иости объекта, a dir гомриемники с приемными поверхностями прямоугольной формы ориентированы параллельно ва- вращения зеркал и электрггчески соединены с измерителем, Pi-лолненным ч виде измерителе разности длитель- ,, гостей снгнапов, соециненнЫе с датчи- коу числа полных огоротов двигателя.

3, Устройство по п.2, отличающееся ем, что гзмеритель

азности дпителыюсте С1гналов с 1 отоприемников СОДРП ИТ генератор им- п Тэсов, 1тх) - э IT OHIBI счетчики чмг/jibrin t Р плтчния, при чам ключей1- х соединены с фотопрчемнчь- и и генератором импульсов, вьгходь - со гками

, РЫХОДЫ СЧе 11 ГКСГ -ГМПУПЬСО

соединены со схемой р -читчнич, генератор импульсов г т и леи датчиком числа по;,ных оборот: в ,п и: 1гчля.

5

1

O

5

10

ю

--

/з

Изобретение относится к атмосферной оптике, а именно к исследованию распространения излучения внеат- моссЬерных объектов в земной атмосфере. Целью изобретения является повышение точности и оперативности наблюдений. Для этого путем сканирования изображения звезды вдоль и поперек направления дисперсии определяют разность длительностей сигналов сканирования и по ее величине определяют атмосАерную дисперсию. Устройство содержит два зеркала, вращающихся на двух взаимно перпендикулярных валах и отражающих излучение звезды на фотоприемники с прямоугольными входными отверстиями, ориентированными параллельно валам вращения зеркал. Сигналы с Лотоприемников через ключевые элементы в виде последовательности импульсов попадают на счетчики импульсов и затем на схему вычитания длительностей сигналов сканирования. 2 с. и 1з. п.ф-лы, 2 ил. SS V)

о; п 1 р Л Дс пин rtv

Согтлрнгель И.Никулин

Тохрс ц Л.Олийнык Корректор И.Муска

1 IS

Тираж (5

т ч - зарстгеьного комитета по изобретениям и открытиям при ГКРГГ СССР 1I30J5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ч с и длтельский комбинат -Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Фиг. 2

Подписное