УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ТУМАНА ПО ОБРАТНОМУ СВЕТОРАССЕЯНИЮ Советский патент 1973 года по МПК G01N21/47 

1

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения.

Известные устройства для определения интенсивности тумана по обратному светорассеянию не обладают высокой точностью, так как на результат измерения оказывает влияние загрязнение наружных поверхностей источника света. Кроме того, наличие светоделительных элементов для лодачи опорного сигнала приводит к дополнительным потерям света, что также снижает точность измерения.

Оптическая система источника света известных устройств дает изображение светящегося тела накала либо в бесконечности, либо в пространстве предметов, что не позволяет сконцентрировать световой поток в рабочей зоне, а это приводит к увеличению мощности источника света и необходимости иметь .большое поле зрения фотоэлектрического приемника. В результате уменьшается отношение сигнал/фон и увеличиваются габариты устройства.

Предложенное устройство для определения интенсивности тумана при измерении прозрачности атмосферы (.метеорологической дальности видимости) по обратному светорассеянию позволяет повысить точность, увеличить отношение сигнал/фон, уменьшить габариты устройства путем концентрации светового потока в рабочей зоне. Отличительной особенностью устройства является то, что в нем непрозрачная .перегородка выполнена с окном и снабжена поворотной пластиной,

укрепленной с возможностью установки в двух фиксированных положениях, в одном из которых она служит заслонкой окна, в другом - отражателем для направления свето.вого потока источника света непосредственно

на фотоэлектрический приемник. Кроме того, источник света помещен на расстоянии, большем фокусного и меньшем двойного фокусно.го расстояния оптической системы, а его изображение расположено в месте пересечения оптических осей фотоэлекрическо.го приемника и оптической системы источника света.

Устройство со.держит по крайней мере два размещенных симметрично относительно оси

обтюратора источника света.

На фиг. 1 и 2 показана схема .предложенного устройства для определения интенсивности тумана по обратному светорассеянию. Устройство содержит излучатель, состоящий из двух источНиков света (например, ламп накаливания) / и 2, находящихся на не значительном расстоянии друг от друга (порядка 70 мм) и создающих с помощью объективов 5 и направленные световые потоки;

электродвигатель 5 с модулирующим обтюратором 6 в виде непрозрачного диска с отверстиями, приемный объектив 7, расположенный рядом с источником света таким образом, что оптические оси всех трех объективов 3, 4, 7 пересекаются в одной точке на заданном расстоянии (порядка нескольких метров); фотоэлектрический приемник 5, поочередно воспринимающий световые потоки: рабочий - рассеянный атмосферой, и олорный световой поток непосредственно от источников света; поворотную пластину 9, размещенную под окном М, находящимся между источками света и фотоэлектрическим приемником 8, с возможностью поворота приводом от электродвигателя вокруг оси, параллельной плоскости окна; блок автоматики ,11 со своим электродвигателем, управляющим работой устройства. Устройство для определения интенсивности тумана содержит также электронную усилительную, преобразовательную и указывающую части (не показаны на чертеже).

Измерения производятся следующим образом.

Источники света 1 i 2, включаемые пусковым сигналом из блока автоматики, при помощи объективов создают два направленных световых .потока. Источник света помещен на расстоянии, -больщем фокусного и меньшем двойного фокусного расстояния оптической системы, а совмещенные изображения тел накала источников света (например, светящихся нитей ламп накаливания) У и 2 располагаются в месте пересечения оптических осей фотоэлектрического приемника и оптической системы источника света в одной и той же плоскости на расстоянии 3 ж от объективов 3 }i 4 при горизонтальном положении поворотной пластины 9.

Рассеянный атмосферой обратно по направлению к источнику света поток объективом 7 собирается на фотоэлектрическом приемвике 8. Объектив 7 создает на чувствительной площадке фотоэлектрического приемника 8 совмещенное изображение тел накала источников света 1 тл 2. Рабочие сигналы, снимаемые с фотоэлектрического приемника, различаются в зависимости от интенсивности тумана. Для повышения репрезентативности определения инте1нсивности тумана и некоторого усреднения флуктуации прозрачности атмосферы измерение рабочего потока производится в течение некоторого промежутка времени - порядка 5 сек. Затем по сигналу с блока автоматики поворотная пластина 9 резко скачком откидывается вниз, поворачиваясь вокруг оси, лежащей в плоскости окна, и световой поток от источников света 1 тл 2 через объективы 3 vi 4 направляется непосредственно на фотоэлектрический приемник 8, при ЭТОМ поворотная пластина 9 не пропускает световой поток в атмосферу. Происходит измерение опорного сигнала также в течение некоторого промежутка времени порядка 5 сек. Отнощение рабочего и опорного сигUPнала -- пропорционально интенсивности

оп

тумана, и по этому отнощению судят о прозрачности атмосферы. Затем поворотная пластина 9 поворачивается в горизонтальное положение и закрывает окно между источниками света и фотоэлектрическим приемником.

Преимуществом описываемого устройства для определения интенсивности тумана является то, что приемное окно 10 закрывается поворотной пластиной, выполняющей одновременно функцию заслонки, тем самым уменьшается возможность загрязнения. Кроме того, подача опорного светового сигнала

непосредственно на фотоэлектрический приемник 8 позволяет избежать введения светоделительных элементов и неизбежных при этом дополнительных потерь света. Следовательно, .можно обойтись менее мощным источНИКОМ света.

В описываемом устройстве для определения интенсивности тумана используется сфокусированный пучок света, дающий с помощью оптической системы действительное изображение светящегося тела накала в пределах рабочей зоны (на расстоянии примерно 3 м от устрой1СТ1ва), с которой описываемое устройство преимущественно получает сигнал на фотоэлектрическом приемнике. Это достигается тем, что источники света помещены на расстоянии, больщем фокусного и меньщем двойного фокусного своих объективов, при котором изображение тел накала получают в точке пересечения оптической оси фотоэлектрического приемника с осями световых пучков. Этим обеспечивается наибольшая плотность облучения аэрозоля атмосферы. Высокая концентрация светового пучка позволяет уменьщить поле зрения приемника, что значительно снижает засветку последнего фоном неба, а в результате значительно улучщить отношение сигнал/фон за счет увеличения яркости поля зрения и уменьшения визируемого участка небосвода.

Для уменьшения габаритов в устройстве для определения интенсивности тумана применена модуляция светового потока двух источников света с помощью одного модулирующего обтюратора 6, расположенного между

источниками света У и 2 и объективами 3 yi 4. Это также уменьшает количество оптических элементов и световые потери. Симметричное расположение источников света дает возможность применить малогабаритные лампы накаливания с небольшими телами накала, что, в свою очередь, позволяет уменьщить размеры обтюратора и мощность двигателя, приводящего его во вращение.

Предмет изобретения

il. Устройство для определения интенсивности тумана по обратному светорассеянию, содержащее источник света с модулирующим 65 обтюратором и оптической системой, а также

фотоэлектрический приемник, расположенный в нетюсредственной близости от источника света и отделенный от него непрозрачной перегородкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, непрозрачная перегородка выполнена с окном и снабжена поворотной пластиной, укрепленной с возможностью установки в двух фиксированных положениях, в одном из которых она служит заслонкой окна, а в другом - отражателем для направления светового потока непосредственно на фотоэлектрический приемник.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал -

фон и уменьшения габаритов устройства, источник света помещен на расстоянии, большем фокусного и меньшем двойного фокусного расстояния оптической системы, а его изображение расположено в месте пересечения оптических осей фотоэлектрического приемника и оптической системы источника света.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов модулирующего обтюратора и мощности его двигателя, оно содержит по крайней мере два размещенных симметрично относительно оси обтюратора источника света.

Ч