ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОЗОНОЗОНД Советский патент 1967 года по МПК G01J1/34 

Известные фотоэлектрические озонозонды, содержащие модулятор светового потока, матовое стекло, диск со светофильтрами, фотоэлемент, импульсный усилитель и детектор. Известно также использование в аналогичных приборах модулятора в виде полой непрозрачной полусферы со щелями вдоль ее меридианов.

Особенность предложенного прибора заключается в том, что ширина щелей модулятора

,

выполнена изменяющенся .по закону

где b - ширина щели, Ьо-ширина щели, нриведенная к полюсу полусферы модулятора, а-угол между нормалью к плоскости входного окна прибора и направлением солнечных лучей, t(a)-пропускание матового стекла при различных углах а. Это отличие обеспечивает езависимость сигналов озонозоида от его положения отггоситс;1ьно Солнца.

Иа фиг. 1 схс-матнческн изображен предложенный прибор; на фнг. 2 - модулятор прнбора.

Модулятор 1 светового нотока представляет еобой полую непрозрачную полусферу со щелями 2, расположенными равно: 1ерио по меридианам полусферы. Модулятор приводится во вращение мотором 3 с помощью передаточного механизма 4.

кварца, направляет через входное окно 6 часть падающего на нее света на фотоэлемент 7. Необходимая для измерений область спектра выделяется стекляиными или интерференционными светофильтрами, установленными на диске 8, который поворачивается с номон1ью мотора 3 и передаточного механизма 4.

Фототек, возникающий в фотоэлементе (фотоумножителе) 7, усиливается И1мпульсным усилителем 9. Сигнал па выходе усилителя выпрямляется пиковым детекторо.м 10 и поcos -(-) дается па вход передатчика // радизонда РКЗ-1А, который передает этот сигнал на

землю.

Ири освещении озонозонда Солнцем на неподвижную матовую пластинку при вращепии модулятора падает попеременно то рассеяпиая радиация, проходящая через все 1цели модулятора, когда Солнце закрыто от входного окиа иенрозрачной частью модулятора, то та же рассеянная радиация в.месте с прямой солнечной радиацией, когда Солнце открыто. Фототок, образуемый в фотоэле.менте, имеет вид

нмпульсов, где постоянная составляющая представляет собой фототок, образуемый рассеянной радиацией, а переменная составляющая - фототок, образуемый прямой солнечной радиацией.

никают сигналы, обусловленные только перелепнои составляющей входных сигналов, т. е. получаются нмиульсы, амнлнтуда которых зависит только от интенсивности нрямого солjie4Horo света. Чтобы на величину сигнала не влияло неравномерное распределение рассеяниого света но небосводу, в нолусфере должно быть достаточное количество щелей (например, в полусфере диаметром 70 мм - 12 щелей, расположенных равномерно но меридианам полусферы).

Световой поток Ф, падающий на матовую пластинку, равен Ф /о Scosa, где /е -интенсивность солнечной радиации; S-площадь светового пятна на матовой

пластинке;

а-угол между нормалью к входному окну и направлением солнечных лучей.

Световой поток все время изменяется, так как меняется угол а, который определяется положением зонда относительно Солнца. Площадь светового пятна примерно равна площади прямоугольника

S ab, где а - постоянная величина, определяемая

только диаметром пластинки; b - зависит только от ширины щели 2. Если щирина щели 2 меняется по закону

-, где &о-щирина щели, приведенная к ноCOS а

люсу полусферы, то световой поток, падающий на матовую пластинку, равен

Ф /е cos а nz /о 5о.

cos я

т. е. световой поток не зависит от положения зонда относительно Солнца.

Известно, что при прохождении света через матовое стекло закон косинуса нарущается. В реальном случае световой поток, прощедщий через матовое стекло, равен

Ф /9 Scosa t(a),

где т (а)-пропускание стекла.

Чтобы и в этом случае поток остался независимым от .положения прибора относительно Солнца, щирина щели должна изменяться соответственно но закону .

cos «. T(ot)

Все изложенное справедливо при следующих условиях: диаметр матовой пластинки (входного отверстия) должен быть достаточно мал, чтобы форма светового пятна была близка к прямоугольной. Наибольшая ширина щели должна быть не более 0,2 диаметра входного отверстия (при этом различие между площадью расчетного прямоугольника и площадью реальной фигуры светового пятна не превышает 8Vo)- Радиус сферы должен быть выбран так, чтобы ширина непрозрачной части между щелями ие превыщала диаметра входного отверстия.

Для выпрямления переменного сигнала в озопозонде используется пиковый детектор, у которого постоянная времени заряда гораздо меньще постоянной времени разряда. На выходе детектора получается сигнал, который

обусловлен только импульсами с максимальной амплитудой (при переключении светофильтров конденсаторы детектора разряжаться через малое сопротивление). Таким образом, на вход передатчика подается

напряжение, соответствующее только максимальным сигналам, что обеспечивает меньший разброс и, следовательно, больщую точность в определении содержания озона.

Нредмет изобретения

Фотоэлектрический озонозонд, содержащий модулятор светового потока в виде полой непрозрачной полусферы со щелями вдоль ее меридианов, матовое стекло, диск со светофильтрами, фотоэлемент, импульсный усилитель, пиковый детектор, установленный на выходе усилителя, и радиопередатчик, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости сигпалов озонозонда от его положения относительно Солнца, ширина щелей модулятора выполнена изменяющейся по закону

Ь -А

, где b-ширина щели, Ь -ширина cos «.()

щели, приведенная к полюсу полусферы модулятора, а-угол между нормалью к плоскости входного окна прибора и направлением солнечных лучей, т(а)-пропускание матового стекла при различных углах а.

ФигЛ