Способ передачи световых сигналов маяком Советский патент 1991 года по МПК G08C23/04 

Изобретение относится к способам световой сигнализации, может найти применение при регулировании движения транспорта в рассеивающей среде (например, в тумане, смоге, дыме и т.п.), и является усовершенствованием известного способа по авт. св. №951363.

Цель изобретения - повышение Функциональной надежности при передаче световых сигналов маяком в рассеивающей среде на заданном расстоянии между or нем маяка и наблюдателем за счет обеспечения слитности визуального восприятии исходного светового импульса.

На чертеже схематически показаны различные физические зависимости и соотношения, определяющие визуальное восприятие огней проблескового типя к ко торым относится рассматривяемый огонь маяка.

В квадранте I - зависимость общего уровня яркости фона Вф от ОПТИЧРСКОЙ юл щины г рассеивающей среды

ВФ Во + Вр (1)

где Во яркость фона создаваемая пкружя ющей освещенностью

О

VI го

is

Вр - яркость светящегося ореола, возникающего благодаря аэрозольному рассеянию излучения маяка; II -- зависимость инерции зрения V от яркости фона, на котором наблюдается огонь маяка; III - соотношение между инерцией зрения и оптимальной частотой следования вспышек f, обеспечивающей слитное визуальное восприятие исходного светового импульса при минимальном расходе энергии на передачу сигнала; IV - зависимость оптимальной частоты следования вспышек or оптической толщины рассеивающей сре- ды(то - частота, соответствующая величине

Во).

Свойство инерции зрения в течение определенного промежутка времени, равного V, после прекращения действия световой вспышки сохранять зрительное ощущение, зависит от общего уровня яркости фона, на котором наблюдается огонь маяка (квадрант II). Чем выше яркость фона, тем меньше инерция зрения а значит тем больпе должна быть оптимальная частота следования вспышек для обеспечения слитнисти ви- зуапьного восприятия исходного светового импульса (квадранты II и III).

При ru ),едаче сьетовых сигналов маяком н рассеивающей среде к яркости фона, слздэе тий ;ужающей освеоденг ооыо Зо1 яркость светящегося оре- ояь 1Г,„н, кающего благодаря аэрозольному рассеянию излучения маяка (Вр), Величина Вр зависит от оптической толщи- мы т рассеивающей среды между огнем мачка и наблюдателем. Эга зависимость имеет немонотонный характер и может быть представлена в следующем вид

Вр -Ml rexp(-li т),(2)

где Вр - яркость светящегося ореола (нт), М -размерн я (м 2) , ,з N- безразмерная константы, которые определяются сиетотехнй ческими характеристиками (апертурой, диаграммой направленности) огня маяка, I - его сила света (кд). Немонотонный характер зависимости Вр(г)обусловлен совместным влиянием двух конкурирующих эффектов (изменением числа рассеиватслей и ослаблением излучения), благодаря чему по мере увеличения г величина Вр сначала возрастает, достигая максимального значения, а затем медленно уменьшается. При наблюдении световых сигналов маяка в рассеивающей среде появление составляющей Вр в общем уровне яркости фона приводит к изменению инерции зрения.

Оптимальная частота следования вспышек, формирующих исходный световой импульс в рассеивающей среде с оптической

толщиной г , должна выбираться в соответствии с изменением инерции зрения за счет яркости светящегося ореола при данном г. Исходя из (2), с учетом известных соотношений для V (Вф) и f(V) оптимальная частота f в рассеивающей среде с оптической толщиной т задается формулой (квадрант IV). Поэтому в предельных случаях отсутствия ореола при т - 0 (пренебрежимо малое

рассеяние) и при (сильное ослабление излучения) величина f совпадает с fo, которая соответствует окружающей освещенности. Во всех других случаях при произвольном значении от личном от 0 и оо ,

величина f за счет яркости светящегося ореола всегда превышает f0. Измеряя оптическую толщину рассеивающей среды на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателем, и варьируя в зависимости от

оптической толщины оптимальную частоту следования вспышек, можно обеспечить слитность визуального восприятия исходного светового импульса, устранить мерцание огня на фоне ореола и тем самым улучшить

качество передачи световых сигналов маяком в рассеивающзи среде

Способ реализуют следующим образом.

Пусть при передаче саетовых сигналов

каяком требуется в рассеивающей среде

(например, в кэгельном тумане) обеспечить слитность визуальною восприятия исходного светового импульса. Для этого необходимо предварительно построить градуировочный график зависимости f (г), с

помощью которого по измеренному значению оптической толщины тумана между огнем маяка и наблюдателем определяется нужная частота следования вспыи.ек

Для построения градуировочного

графика вначале определяют значение Во в условиях наблюдения, а также fo по авт св. №951363 Затем при выбранных светотехнических характеристиках огня маяка (силе света, апертуре, диаграмме направленности) устанавливают вид функциональ- ной зависимости Вр(г)в тумане. Полученные результаты используют для нахождения зависимости Вф (г) Во + Вр (квадрант I на чертеже). На основании этой

загисимости с помощью известных соотношений V(,) и f(V) (квадранты II и III) графическим методом строят рабочую кривую f(r) (квадрант IV), которую аппроксимируют.

55Чтобы найти нужную частоту следова

ния вспышек, достаточно любым из известных методов измерить оптическую толщину тумана на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателем. Это можно еделать как путем измерения величин, определяющих оптическую толщину - показателя ослабления излучения, микроструктуры тумана (концентрации и функции распределения капель по размерам), так и непосредственным измерением оптической толщины лидарным методом, либо базовым измерителем прозрачности. Последний является наиболее простым. Источник и приемник излучения располагают на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателем. Приемником регистрируют значения световых потоков в отсутствие (Ро) и при наличии (Р) тумана, а значение его оптической толщины г в приближении однократ- ного рассеяния излучения определяют исходя из закона Бугера: г 1пР0/Р. Если обстоятельства не позволяют провести измерения в отсутствие тумана, то значение РО регистрируют вторым приемником, рас- полагающимся вблизи источника излучения.

Пример, относящийся к световой сигнализации аэродромными огнями прожекторного типа ППРК при ночных условиях (В0 10 3 нт). В отсутствие тумана при этих условиях оптимальная частота следования вспы- шек f0 составляет 5Гц. В однородном тумане, характеризующимся показателем ослабления излучения а 10 , на рас- стоянии от огней L 0,2 км, которое соответствует их дальности видимости пс III (A) категории сложности посадки самолетов, оптическая толщина г a L 2. Для указанного значения оптической толщины капель- ного тумана огонь с силой света I 2 ЗО3

кд приводит к возникновению яркости светящегося ореола Вр 10 нт. Чтобы обеспечить слитность визуального восприятия исходного светового импульса с учетом возникающего в тумане ореола оптимальную частоту следования вспышек f, необходимо увеличить по сравнению с fo на 2 Гц, и в итоге она будет составлять 7 Гц.

Формула изобретения

Способ передачи световых сигналов маяком по авт. св. № 951363, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности при передаче световых сигналов маяком в рассеивающей среде на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателем, измеряют оптическую толщину рассеивающей среды на заданном расстоянии, а оптимальную частоту следования вспышек, формирующих исходный световой импульс, измеряют в зависимости от оптической толщины согласно соотношению

f f о + m rexp(-n г),

где f - оптимальная частота следования вспышек в рассеивающей среде, Гц;

fo - оптимальная частота следования вспышек, соответствующая окружающей освещенности, Гц;

г - оптическая толщина рассеивающей среды на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателя;

m, n - соответственно размерная Гц и безразмерная константы, зависящие от светотехнических характеристик огня маяка (его силы света, апертуры и диаграммы направленности).

IV

in

Изобретение относится к способам сигнализации световыми импульсами, которые сформированы в виде последовательности вспышек с оптимальной частотой слитного визуального восприятия исходного светового импульса, и может найти применение при регулировании движения транспорта в рассеивающей среде (например, в тумане, смоге, дыме и т.п.). Целью изобретения является улучшение качества передачи световых сигналов маяком в рассеивающей среде на заданном расстоянии между огнем маяка и наблюдателем. Для достижения указанной цели измеряется оптическая толщина рассеивающей среды на заданном расстоянии, а оптимальная частота следования вспышек, формирующих исходный световой импульс, варьируется в зависимости от оптической толщины согласно определенному соотношению. Варьирование оптимальной частоты следования вспышек в рассеивающей среде производят в соответствии с изменением инерции зрения за счет яркости светящегося ореола, который возникает благодаря аэрозольному рассеянию излучения маяка. При этом обеспечивается слитность визуального восприятия исходного светового импульса, устраняется мерцание огня на фоне ореола, что улучшает качество передачи световых сигналов маяком в рассеивающей среде. 1 ил.