Устройство для измерения атмосферной рефракции Советский патент 1991 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при точных угловых измерениях в атмосфере

Целью изобретения является повышение точности измерения угла рефракции за счет введения в схему измерения элементов эффективного ослабления влияния флуктуации угла прихода и интенсивности принимаемого излучения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из источников 1 и 2 излучения, переключателя 3 потоков, колли- мирующих оптических систем 4 и 5, отража- теля 6, компенсирующей призмы 7, приемной оптической системы 8, первого полупрозрачного зеркала 9, окуляра 10, второго полупрозрачного зеркала 11, диафрагмы 12, первого фотоэлектрического

приемника 13, измерительной электрической схемы 14, регистратора 15, второго фотоэлектрического приемника 16, измерительной электрической схемы 17, исполнительной электрической схемы 18 отрицательной обратной связи.

Устройство для измерения рефракции работает следующим образом.

Перед измерением компенсирующую призму 7 устанавливают перед приемной огттической системой так, чтобы ее преломляющее ребро было перпендикулярно плоскости измерения. Диафрагму 12 устанавливают так, чтобы ее рабочая грань была перпендикулярна плоскости измерения. Эту диафрагму перемещением вдоль оптической оси приемной оптической системы устанавливают в таком месте, где поло- . вина изображения источника света будет

го

о

(Л

равной максимально возможной линейной амплитуде флуктуации угла прихода световых лучей. Такой прием позволяет исключить влияние флуктуации, так как в этом случае они не влияют на разность фототоков, полученных облучением фотоприемника коротковолновыми и длинноволновыми импульсами света.

Источники излучения устанавливают так, чтобы их параллельные оси находились в плоскости, перпендикулярной плоскости измерения. В этом случае изображения источников излучения при отсутствии рефракции совмещены в плоскости измерения.

Посредством видеоискателя, полупрозрачного зеркала 9 и окуляра 10 приемное устройство визируется на отражатель 6. Фотокатод приемника 16 в канале адаптации облучается поочередно полными размерами изображений коротковолнового и длинноволнового источников излучения. При энергетическом неравенстве интен- сивностей коротковолнового и длинноволнового излучений на выходе приемника 16 появляется пульсирующий сигнал с частотой, равной частоте модуляции. Измерительная электрическая схема 17 этот сигнал обрабатывает и формирует сигнал рассогласования, который через исполнительную электрическую схему 18 отрицательной обратной связи воздействует на элемент интенсивности излучения одного из источников. Сигнал рассогласования выравнивает энергетические интенсивности облучающих фотокатод световых потоков и пульсирующее напряжение на выходе фотоприемника исчезает.

Так как размер изображения в плоскости диафрагмы 12 такой, что линейные искажения A h из-за флуктуации угла прихода лучей не перекрывают геометрическую дисперсионную разность Ad, то разность фототоков от облучения коротковолновым и длинноволновым излучением не искажается флуктуациями угла прихода, Пульсирующее напряжение на выходе приемника 13 при уравновешенной системе каналом адаптации появляется только вследствие неравенства полуоткрытых площадей изображений коротковолнового и длинноволнового излучений. Разность площадей появляется вследствие линейной дисперсионной разности Ad, которая определяется угловой дисперсионной разностью лучей света с разными длинами волн.

Компенсирующей призме 7 придают такой преломляющий угол, при котором лучи света с разными длинами волн из этой призмы выходят параллельными, на этот

момент исчезает геометрическая дисперсионная разность в плоскости диафрагмы 12; исчезает пульсирующее напряжение на выходе приемника 13 Регистратор 15 фиксирует отсутствие сигнала на выходе измерительной электрической схемы 14. Со шкалы механизма вращения подвижной пластины компенсирующей призмы снимают отсчет. Шкала проградуирована в углах

рефракции.

Пример. Собран экспериментальный образец устройства на базе теодолита. В качестве фотоприемников использованы ФЭУ. Излучатель сделан комбинированным. В

качестве коротковолнового источника света использована лампа накаливания от кинопроектора с фильтром на волне 0,547 мкм и механическим модулятором с частотой 800 Гц. Длинноволновым излучателем служил светодиод. Модулирующие импульсы для него формировались механическим модулятором. Сигнал рассогласования накла- дывается на питающее напряжение светодиода. При фототоках порядка 1 мкА

угол рефракции в 2 f соответствует пульсирующему напряжению на нагрузочном сопротивлении 1 МОм примерно 1 мВ.

Формула изобретения

Устройство для измерения атмосферной рефракции, содержащее два источника излучения с различными длинами волн и расположенные по ходу излучения переключатель потоков, две коллимирующие оптические системы, приемную оптическую систему, фотоэлектрический приемник и электрическую схему регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения

точности измерений, в него введены отражатель, оптически связанный с источниками излучения и приемной оптической системой, перед которой установлена компенсирующая призма с переменным преломляющим углом, за приемной оптической системой установлены два полупрозрачных зеркала, за первым из них по ходу отраженных лучей расположен окуляр, за вторым по ходу отраженных лучей установлены последовательно соединенные второй фотоэлектрический приемник, электрическая измерительная схема, исполнительная электрическая схема отрицательной обратной связи, выход которой соединен с

входом одного из источников излучения, а перед первым фотоэлектрическим приемником установлена непрозрачная пластина, закрывающая половину поля зрения приемной оптической системы,

Ш(Н

П1

18

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при точных измерениях углов в атмосфере. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет применения фотоэлектрической схемы регистрации с элементами эффективного ослабления влияния флуктуации углов прихода и пульсаций интенсивностей световых лучей. Устройство состоит из двух источников света с излучением на разных длинах волн и модуляцией по интенсивности, отражателя, углового компенсатора, приемной оптической системы, схемы регистрации с фотоэлектрическим приемником. Перед фотоприемником установлена диафрагма в виде непрозрачной пластины, перекрывающей половину поля зрения приемной оптики. В устройство введен второй канал, состоящий из фотоэлектрического приемника, измерительной электрической схемы, исполнительной обратной отрицательной связи с воздействием на интенсивность излучения одного из источников света, импульсы модуляции этого источника сдвинуты на полпериода по отношению к импульсам другого источника света. 1 ил.

15

11

/

/

11

/3

У

//7

tf

14