Устройство для измерения высоты нижней границы облаков Советский патент 1991 года по МПК G01W1/00 

о

GO

Ј 00

сл

Изобретение относится к метеорологии, в частности к приборам для измерения высоты нижней границы облаков.

Цель изобретения - повышение точности, достоверности определения высоты нижней границы облаков и надежности устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит излучатель 1 зондирующих световых импульсов, фотоприемник 2 отраженных импульсов, пороговое устройство 3 с усилителем, измерительный формирователь 4 временного интервала, аналого-цифровой преобразователь 5, схему 6 формирования упорядоченной выборки с запоминающим устройством, счетчик 7, задающий границы квантилей, схему 8 определения средних значений квантилей, схему 9 поиска максимального расстояния между квантилями, схему 10 сравнения, схему 11 определения характеристик выделенных кодов нижней границы облачности, блок 12 выдачи,

Устройство работает следующим образом.

Излучатель 1 посылает короткие световые импульсы. Отраженные от облачного слоя эхо-сигналы, зависящие от оптической плотности облака, поступают на фотоприемник 2. Электрические импульсы с выхода фотоприемника поступают на пороговое устройство 3, обеспечивающее выделение и фиксацию сигнала, принимаемого за отраженный от нижней границы облака. Формирователь 4 выделяет временной интервал между зондирующим и отраженным импульсами. Аналого-цифровой преобразователь 5 осуществляет для единичного зондирующего импульса преобразование временного интервала в цифровой код.

Измерительные коды за скользящий или кусочно-скользящий временной интервал обрабатываются устройством 6, которое сравнивает коды по величине и записывает их в последовательные адреса выходного запоминающего устройства в порядке возрастания или убывания числовых значений. Число адресов выходного запоминающего устройства равно числу измерений в скользящей выборке. Работа схемы 6 повторяется при поступлении очередного кода или группы кодов.

Схемы 7-10 осуществляют выделение кодов, относящихся к нижней границе облачности. Наиболее простая реализация этих схем обеспечивает получение информации в условиях двуслойной и разорванной облачности.

Блок 8 определяет среднее значение высоты облаков для верхнего и нижнего квантиля и для выборки в целом и передает в блок 9. Граница квантилей, т.е. число измерений, определяется состоянием управляющего счетчика 7. В схеме 9 находится расстояние между верхним и нижним квантилями ( в простейшем случае разность средних значений двух квантилей) и прово0 дится ее сравнение с максимальной разностью, полученной при предшествующем переборе значений. В случае, если новая разность больше, в блоке 9 запоминается ее значение, а также соответствующее ей зна5 чение числа измерений. Последовательный перебор этих значений осуществляется счетчиком 7 импульсов. По окончании всего цикла поиска схема 10 производит сравнение найденной при поиске максимальной

0 разности с пороговым значением Результат сравнения из блока 10 и число измерений, соответствующее максимальной разности, из блока 9 поступают в схему 11. Последняя осуществляет формирование выходных ха5 рактеристик для всей выборки (например, средних и экстремальных значений) или для выделенных кодов нижнего слоя. На чертеже сплошными линиями показаны связи схемы 11 для наиболее простого случая вы0 дачи только среднего значения, а именно случая, когда средние для квантилей в результате поиска уже хранятся в блоке 9. Связь с блоком 6 для общего случая показана пунктиром

5Основное преимущество изобретения

заключается в возможности получать достоверные результаты измерений в сложных условиях разорванной и многослойной облачности, а также в уменьшении случайных

0 погрешностей, исключении ложных сигналов и выбросов. Устройство позволяет обеспечить непрерывную работу прибора при постоянной готовности выходных данных, а благодаря скользящей обработке однократ5 ных зондирований повысить ресурс, а следовательно, и надежность прибора Формула изобретения Устройство для измерения высоты нижней границы облаков, содержащее последо0 вательно соединенные приемный блок, пороговое устройство, формирователь временного интервала между зондирующим и отраженным световыми импульсами, к входу последнего подключен излучатель, блоки

5 обработки и выдачи сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов и надежности в работе устройства, блок обработки выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, схемы формирования

упорядоченной выборки кодов высоты нижней границы облаков, последовательно соединенных схемы определения средних значений квантилей, схемы поиска максимального расстояния между квантилями и схемы сравнения с пороговым значением, а также счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами этих схем, и схемы определения характеристик кодов, при этом аналого-цифровой преобразова0

тель через схему формирования упорядоченной выборки кодов высоты нижней границы облаков подсоединен к информационному входу схемы определения средних значений квантилей, второй выход схемы поиска максимального расстояния между квантилями соединен с информационным входом схемы определения характеристик кодов, управляющий вход которой соединен с выходом схемы сравнения.

Изобретение относится к метеорологии и позволяет повысить точность, достоверность и надежность работы устройства для измерения высоты облаков. Излучатель 1 коротких световых импульсов посылает их вертикально вверх. Отраженные от облачно го слоя эхо-сигналы поступают на фотоприемник 2. Пороговое устройство 3 обеспечиваетвыделение сигнала, соответствующего нижней границе облаков. Временной интервал между посылкой и приемом импульса, соответствующий высоте облаков, формируется в формирователе 4 временного интервала и преобразуется в цифровую форму АЦП 5. Полученные цифровые коды обрабатываются устройством 6 упорядочивания и запоминаются в нем. Блоки 7-10 осуществляют определение средних значений квантилей, определение максимального расстояния между квантилями и сравнение этого расстояния с пороговым. По результатам обработки и сравнения определяется состояние облачности, число облачных слоев и расстояние до нижней границы. 1 ил. сл с