БИБЛИОТЕКА Советский патент 1973 года по МПК G01J1/40 

1

Изобретение относится к способам измерения горизонтальной прозрачности атмосферы в любое время суток и может быть применено в метеорологических исследованиях.

Известны различные способы измерения прозрачности атмосферы в темное время суток, например фотоэлектрический базисный способ, основанный на измерении ослабления светового потока, создаваемого прожектором с постоянной силой света, на некотором базисе.

Фотоэлектрический базисный способ весьма чувствителен к разъюстировкам аппаратуры. При этом величина разъюстировок и вызываемая ими погрешность измерений с большим трудом поддаются контролю. Поэтому базисный способ может быть использован только в стационарных установках. Кроме того, весьма низка точность измерений но этому способу при больших значениях коэффициента атмосферного рассеяния, когда приходится проводить замеры при малых значениях базиса и затем экстраполировать полученные результаты на большие дистанции. Увеличение базиса в этом случае ограничивается чувствительностью аппаратуры, а также тем, что с увеличением базиса полезный регистрируемой аппаратурой световой поток уменьшается очень быстро, по крайней мере обратно пропорционально квадрату величины базиса.

Пре.т,лагаемь Й способ заключается в замере яркостей двух разноудаленных, поочередно освещаемых ш,итов, для чего с помошью наблюдательного прибора следят за размером светового пятна на освещаемом щите, подфокусировкой осветителя изменяют величину расхождения светового пучка до получения на щите светового пятна заранее установленного, одинакового для обоих щитов диаметра, после чего с помощью того же наблюдательного прибора производят замер яркости.

Такой способ позволяет значительно увеличить базис измерений и тем самым увеличить точность, а также расшприть диапазон измеряемых значений прозрачности атмосферы. Кроме того, предлагаемый способ позволяет создать достаточно мобильную аппаратуру, так как при его использованпи погрещности наведения легко обнаруживаются и исправляются, что устраняет необходимость размещения аппаратуры на жестком основании.

На чертеже приведена иринципиальная схема телефотометрической аппаратуры для реализацпп предлагаемого способа.

Ближний / и дальний 2 щиты имеют одинаковые коэффициенты яркости. Щиты освещаются источником 3 света через телескоппческую систему 4, формнрующую луч. Изменяя расстоян е между линзами системы 4, можно изменять расхождение .Цча света и тем самым управлять величиной осзещеаности щитов / и 2. В качестве источника о света используется оптический квантовый генератор (ОКГ), работающий в режиме генерации моноимнульсов, иричем длительность имиульсов выбирается значительно меньшей временн расиространения света до щитов. Частота следования импульсов геиерации достаточно велика длп слияния мельканий изображения на экране приемного устройства 5, в качестве которого используется злектроино-оитнческий нреобразователь (ЭОП), имеющий необходимое количество каскадов усиления яркости изображения и электронный затвор. Затвор открывается в такт с посылками световых имиульсов на время, сравнимое с длительностью имиульса, и с задержкой во времени относительно этих посылок, равной времени распространения света до освещаемого щита и обратно, причем требуемая задержка обеспечивается блоком 6. Выдержка электронного затвора выбирается значительно меньшей, чем время распространения света до щитов. Изображение щитов на ЭОП проедируется с помощью объектива 7 через узкополосный интерференционный светофильтр 5, имеющий максимум пропускания на длине волны генерации ОКГ. Положение и размер светового пятна на щитах контролируются визуально ио изображению на экране ЭОП. Яркость изображения измеряется с помощью визуального фотометра 9, например фотометра типа ВФМ-57, который устанавливается за окуляром прибора наблюдения. Предлагаемый способ измерения горизонтальной прозрачности атмосферы заключается в следующем. Аппаратуру наводят на щит / и с помощью фотометра измеряют яркость его изображения на экране ЭОП. Затем наводят аппаратуру иа щит 2, увеличивают силу света осветителя 3 соответствующей настройкой оптической системы 4 и производят измерение яркости изображения щита 2. Отнощение видимых яркостей Bi и BZ щитов 1 и 2 может быть представлено зависимостью (() 1h V i-2 / где /J и /2 - значения силы света осветителя; а - коэффициент ослабления света атмосферой, LI и L2 - расстояния до щитов. Если А - {-Ь. h -1 то отношение яркостей примет вид; .g-2a(i,iO где Т - прозрачность атмосферы на базе LgLI (по определению термина прозрачности). Таким образо.м, iia.MeHeiiiie си.лы света осзе тителя по закону, описываемому формулой (П), позволяет компенсировать ослабление спгпала в связи с действием закона обратных квадратов и производить непосредственное измерение величины прозрачности атмосферы. Выполнение условия (II) обеспечивается уравниванием размеров светового пятна на щптах 1 п 2 с ио.мощью соответствующих меток на щитах, обозначающих границы пятиа, и визуальиого контроля через наблюдательный прибор. При проведении измерений прие.мное устройство будет регистрировать не только полезный сигнал, но и некоторое количество света, рассеянного толщей столба воздуха ДЬ, определяемого по формуле (4+a где С - скорость света; 4 - выдержка электронного затвора, /„ - длительность импульса подсветки. При малых ty и /и величина AL также достаточно мала, в результате чего погрешность измерений за счет рассеянного света оказывается незначительной. Тем не менее предлагаемый способ позволяет прозондировать толщу воздуха и измерить величину обратного светорассеяния на любом участке дистанции. Для этого достаточно с помощью блока 6 задержки из.менить величину задержки открывания ЭОП и отсечь из-чучение, приходящее от щита. При использовании в качестве источника подсветки ОКГ на неодимовом стекле (А, 1060 мм) необходимо учесть, что ослабление света в атмосфере происходит главным образом вследствие светорассеяния. Поэтому полученные с использованием такого ОКГ данные могут быть применены для расчета метеорологической дальности видимости в темное время суток. Предмет и з о б р е т е -н и я Способ измерения горизонтальной прозрачности атмосферы путем поочередного измерения яркостей двух разноудаленных, поочередно освещаемых щитов, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и увеличения диапазона измеряемых значений прозрачности, с иомощью наблюдательного прибора следят за размером светового пятна на освещаемом щите, подфокусировкой осветителя изменяют величину расхождения светового пучка до получения на щите светового пятна заранее установленного, одинакового для обоих щитов диаметра, после чего с помощью указанпого наблюдательного прибора производят замер яркости.

-I