Устройство для определения атмосферной дисперсии Советский патент 1991 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к атмосферной оптике, конкретно для исследований распространения света в атмосфере.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности и оперативности измерений.

На фиг. 1 приведена схема устройства для определения атмосферной дисперсии; на фиг. 2 - блок-схема измерителя разности длительностей сигналов и его подключение к элементам устройства.

Устройство содержит оптическую систему 1, фильтр 2, зеркало 3, датчик 4 числа его полных оборотов, двигатель 5, фотоприемники 6 и 7, ключевые элементы 8 и 9, генератор 10 опорной частоты, счетчики 11 и 12 импульсов и схему 13 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Ось оптической системы 1 ориентируется на объект. Световой поток с объекта наблюдения, например звезды, через оптическую систему 1 и фильтр 2 поступает на зеркало 3, которое отклоняет его под углом к оси двигателя 5 так, что изображение объекта строится на некотором расстоянии от зеркала 3. При повороте последнего изображение объекта перемещается по кругу в сторону вращения зеркала 3 и образует цилиндрическую поверхность, у которой расположены приемные поверхности фотоприемников 6 и 7.

За счет атмосферной дисперсии изображение объекта вытягивается вдоль вертикальной плоскости, проходящей через ось оптической системы 1. Удлинение тем выше, чем больше величина атмосферной дисперсии и шире спектральный диапазон световоо

СА)

00

J

го потока объекта. Фильтр 2 ограничивает полосу пропускания длин волн излучения и таким образом стабилизирует спектральный диапазон светового потока объекта с выхода оптической системы 1. В результате этого удлинение изображения объекта пропорционально величине атмосферной дисперсии. Ориентация удлинения объекта на цилиндрической поверхности изображения зависит от угла поворота зеркала 3 относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось оптической системы 1. В процессе поворота зеркала 3 изображение объекта перемещается по цилиндрической поверхности и вращается на этой поверхности вокруг оси светового пучка, создающего изображение, в ту же сторону, что и вращение зеркала 3-относительно оси падающего на него светового пучка на выходе оптической системы 1.

В результате вращения изображения объекта на цилиндрической поверхности удлинение изображения, вызванное атмосферной дисперсией, ориентировано вдоль приемной поверхности фотоприемника 6, лежащей в вертикальной плоскости и поперек приемной поверхности фотоприемника 7.

Направление движения изображения вдоль цилиндрической поверхности в процессе вращения зеркала 3 перпендикулярно ориентации приемных поверхностей фотоприемников 6 и 7. В результате этого приемная поверхность фотоприемника 6 пересекает изображение объекта параллельно удлинению изображения за счет атмосферной дисперсии, а фотоприемника 7 - перпендикулярно ему, т. е.фотоприемник 7 своей щелевидной приемной поверхностью осуществляет продольное вдоль направления дисперсии сканирование изображения, а фотоприемник 6 - поперечное сканирование изображения.

При размещении зеркала 3 под углом 45° к оси оптической системы 1 радиус цилиндрической поверхности изображения максимален и при прочих равных условиях минимален поворот изображения относительно площадки приемника.

Сигналы фотоприемников б и 7 запускают ключевые элементы 8 и 9 .которые подключают выход генератора 10 опорной частоты к входам счетчиков 11 и 12 импульсов. В момент запуска датчика 4 числа оборотов двигателя 5 включается генератор 10 и импульсы с его выхода начинают непрерывно поступать на входы ключевых элементов 8 и 9. По поступлении сигналов сканирования с фотоприемников 6 и 7 ключевые элементы 8 и 9 подключают генератор 10 к входам счетчиков 11 и 12 импульсов, которые подают результаты суммирования на схему 13 вычитания.

Количество импульсов на выходе счетчика 8 пропорционально времени поперечного сканирования изображения, т.е. пропорционально поперечному размеру изображения умноженному на число оборотов зеркала Зс момента включения датчика 4 числа оборотов. Сигнал на выходе счетчика 9 пропорционален продольному размеру изображения.

После обработки заданного числа оборотов двигателя 5 датчик 4 числа оборотов отключает генератор 10 и прекращает подачу импульсов на входы счетчиков 8 и 9.

Сигнал на выходе схемы 13 вычитания достигает максимальной величины и пропорционален разности продольного и поперечного размеров объекта на выходе оптической системы 1, т.е. пропорционален величине атмосферной дисперсии и служит для ее определения.

Для определения атмосферной дисперсии достаточно ввести объект в поле зрения оптической системы, перекрываемое приемными поверхностями фотоприемников 6

и 7, и произвести хотя бы один цикл сканирования, при этом более чем в два раза сокращается время измерений

В предлагаемом устройстве оба сканируемых изображения имеют одинаковые

спектральные составы световых потоков, что обеспечивает идентичность изменений размеров изображений объекта по обоим каналам, вызванных посторонними факторами: флуктуациями плотности атмосферы.

неточностями настройки оптической системы 1, вибрациями. Это повышает точность измерений.

Кроме того, предлагаемое устройство имеет малое число механических элементов

и сочленений, что упрощает его конструкцию.

Формула изобретения 1. Устройство для определения атмосферной дисперсии, содержащее оптическую систему, оптический фильтр и зеркало, расположенное под углом к оси оптической системы, фотоприемник, расположенный в плоскости изображения объекта, и двигатель, отличающееся тем, что, с целью

упрощения конструкции, повышения точности и оперативности измерений, в устройство введены датчик числа оборотов зеркала, второй фотоприемник, расположенный под углом 90° по ходу вращения относительно первого фотоприемника, и расположенный

Е5 плоскости изображения объекта измеритель разности длительности вращения двигателя, совпадающей с осью оптической системы, измеритель разности длительности сигналов подключен к выходам фотоприемников и управляющему выходу датчика числа полных оборотов зеркала, фильтр выполнен полосовым в пределах спектрального диапазона светимости объекта.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что зеркало расположено под углом 45° к оптической оси системы.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что приемные поверхности фотоприемников имеют форму прямоугольников

одинаковой ширины и параллельных друг другу.

4. Устройство по п. 1,отличающеес я тем, что измеритель разности длительности сигналов содержит два ключевых элемента, два счетчика импульсов, генератор опорной части и схему вычитания, причем входы ключевых элементов соединены с выходами соответствующих фотоприемников, а их входы подключены к соответствующим входам схемы вычитания, выход датчика числа оборотов подключен к вторым входам счетчиков импульсов и к входу генератора

опорной частоты, выходы которого соедине- ны с вторыми входами ключевых элементов.

Изобретение относится к атмосферной оптике, конкретно к исследованиям распространения света в атмосфере. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности и оперативности измерений. В устройстве использованы вращающееся зеркало, расположенное под углом к оптической оси системы, два фотоприемника, разнесенные на угол 90° по ходу вращения зеркала, датчик числа полных оборотов, управляющий схемой измерения разности сигналов с двух фотоприемников. В устройство введен полосовой фильтр, пропускающий излучение в пределах спектрального диапазона светимости объекта. В устройстве оба сканируемых изображения имеют одинаковые спектральные составы световых потоков, что обеспечивает идентичность изменений размеров изображений объекта по обоим каналам и повышает точность измерений. Устройство имеет малое число механических элементов и сочленений. 3 з. п. ф-лы, 2 ил. сл

U

фиг.1

Щи г. 2