Измеритель высоты нижней границы облаков Советский патент 1974 года по МПК G01C3/06 G01W1/00 

Изобретение относится к области цешзорологического приборостроения и может быть использовано для измерения высоты нижней границы облаков (ВНГО) с целью последующего ввода измерител ной информации в различные цифро вые регистрирующие устройства, в том числе в автоматические метеорологические метеостанции и в ЭЦВМ. В известных измерителях высоты нижней границы облаков отсутствуют возможности получения значений измеряемых величин в числовом коде и, как следствие этого, возможность цифровой индикации измеряемых величин, а также ввод измерительной информации в автоматические метеос танции и в ЭЦВМв Для получения на пункте при ма данных о высоте нижней границ облаков в числ0 импульсном кода при минимальном количестве сигналов в дистанционной линИи связи предлагаемый измеритель снабжен; преобразующим устройством, содержащим последовательно соединенные старт-стопный формирователь счетных импульсов, делители частоты, коммутаторы интервалов и частот, и имеющим выход и три входа, два из которых присоединены к цр.ояектору и фотоприемнику, линии питания синхронного злектродвигателя. Кроме того, на входе преобразующего устройства установлены два счетчика, один из которых включен в канал запуска формирователя счетных импульсов, другой - в канал схемы запрета, дешифратор пусковых импульсов, общий для обоих каналов элемент селекции импульсов по длительности и общий для обоих каналов элемент задержки, что позволяет увеличить достоверность фиксируемых высот нижней границы облаков. На фиг.1 показана блок- схема

писываемого устройства, содеращего генератор I стабильной астоты, синхронный электродвигаель 2, прожектор 3, приемное стройство 4, преобразующее устойство 5, регистрирующую аппарауру 6,

На фиг. 2 показана структурная схема преобразующего устройства, содержащего элемент 7 селекции импульсов по длительности, дешифратор 8 пусковых импульсов, счетчик 9 пусковых импульсов, элемент задержки 10, счетчик II стоповых импульсов, формирователь 12 счетных импульсов, делитель частоты 13, делитель частоты 14, формирователь 15 длительности интервалов, коммутатор 16 интер- , валов, коммутатор 17 частот, формирователь 18 выходных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Начало измерительного цикла соответствует тому моменту времени, когда оптическая ось сканирующего устройства прожектора 3 совпадает с горизонталью, Б тот момент, когда оптическая ось сканирующего устройства сое- ; тавит с горизонтально некоторый угол, от датчика начало счетапуск прожектора 3 по линии связи на пункт посылается сигнал пуск, Б пункте приема сигнал пуск попадает па один из входов преобразующего устройства 5, Смещение датчика начало счета - пуск относительно горизонтали на некоторое угловое расстояние обусловлено наличием ненормированных механических люфтов Б приводе сканирующего устройства прожектора 3, приводящих к ошибкам в измерениях, дЕО позволяет при наличии нескомпенсированных люфтов избежать их влияния на результаты измерений.

Посылаемые прожектором 3 в атмосферу световые зондирующие сигналы при встрече с оптически плотной средой рассеиваются в ней. Фотоприемник приемного устройства 4 воспринимает световой сигнал, если пятно рассеянного света находится в поле зрения приемного устройства 4, и интенсивность рассеянного света в направлении приемного устройства превышает некоторый пороговый уровёнь, С выхода приемного устройства 4 сформированные сигналы стоп-конец счета посылаются по линии связи на пупкт приема, где

попадают на один из входов преобразующего устройства 5, Сканирующее устройство прожекто1ра 3 сканируют Б пределах угла 0-90 .

Синхронная рабата прожектора 3 и преобразующего устройства 5 достигается за счет применения генератора I стабильной частоты, импульсы с выхода которого используются, с одной стороны, для фопмирования счетных импульсов по высоте в преобразующем устройстве, с другой - для питания обмоток синхронного электродвигателя 2 привода сканирующего устройства прожектора. Синфазная работа прожектора и преобразующего устройства достигается за счет посылки каждый раз в начале измерительно го цшша фазирующего импульса от датчика начало счета-пуск прожектора 3,

Б преобразующем устройстве 5 (фиг,2) сигнал пуск, пройдя элемент 7, в результате чего длительность его уменыдаетря па велиг чину Т селектора ( ). воздействует на дешийротор 8, Jleuiir ipaTDp 8, с одной стороны, запоминает его, с другой - воздействует на счетчик 9 пусковых импульсов.

Выходной сигнал на счетчике 9 появляется лишь в момент возвращения элемента задержки 10 из положения неустойчивого равновесия, во время которого формируетСИ сигнал длительностью Т задержки ( ) состояние устойчивого равновесия, элемент задержки 10 возбуждается передним фронтом импульса пуск прошедшего элемент 7,

Элемент 7 предназначен для защиты устройства от импульсных и синусоидальных помех, а также от помех, занимающих узкий спек) частот, в проводном канале связи, В первом случае (импульсные помехи. ) используется способ селекции импульсов по длительности, во втором (синусоидальные помехи) - используется способ частотной селекции в сочетании с пороговым элементом.

Таким образом, на выходе счетчика 9 формируется импульс пуск спуст.я.0 спезок времени. равный (Тсел } от моиента воздействия на вход схемы преобразующего устройства 4 пускового сигнала от прожектора Сигналы стоп, пройдя элемент 7, попадают на счетчик II, и на элемент задержки 10. На выходе счетчика стоповых импульсов сигналы стоп формирувтся лишь в том случае, если в серии стоповых сигналов, приходящих по линии связи от приемного устройст ва будут такие, которые следуют друг за другом с временным интер валом, равным периоду Т зондирующ импульсов С Тдонд Для осуществления такого рода селекции время возбужденного состояния элемента заг ержки 10 выбирается таким, чтобы выполнялось условие: п,.Г5о„д т д С1-ОТго«л, (О где п- число стоповых,импульсов ( I, 2, 3, 4 ....) Тогда первый прищедший сигнал стоп запоминается в счетчи ке II, одновременно с этим возбуж дается элемент задержки Ю Если за время Т зад в счетчике II накопится необходимое число импульсов стоп, то на заднем фронте импульса элемента задержки 10 на выходе счетчика II форми руется действительный стоповый сиг нал. В противном случае вся инфор мация в счетчике II стирается, и действительный схоповый сигнал не формируется (случай воздействи оптических помех). Таким образом, на выходе II формируется сигнал стоп спустя отрезок времени, равный (Г сел + Т зад) от момента воздействия на вход схемы преобразующего устройс ва первого импульса из серии стоповых импульсов, следующих с временным интервалом, равным и удовлетворяющих условию неравенства (I), Из изложенного выше следует, что оба сигнала (пуск и стоп) формируются в схеме преоб разующего устроьстьа спустя равны .промежутки времени относительно момента их БоздейстБия на его вход. Следовательно, способы защи ы от различного рода помех, ко гоые применены в данном уС- ройст-Бе не вносят погрешностей в резул. измерений БНГО, Сигналы -пуск и стоп, прошедшие предварительную обработку, попадают на формирователь 12 счетных импульсов. Пусковой сигнал разрешает прохождение импульсов на выход формирователя Id от генератора I стабильной частоты. Ввиду нелинейной зависимости измеряемой ВНГО от угла поворота сканирующего устройства прожектора 5 (зависимость близка к тангенциальной) частота следования счетных импульсов должна быть переменной: она должна расти с увеличением угла поворота сканирующего устройства прожектора. Для этой цели используется делитель частоты 13. Изменение частоты следования счетных импульсов происходит не непрерывно, а в определенные моменты времени, причем, может меняться как частота следования импульсов от одного временного интервала к другому, так и длительность самих интервалов. Интервальные импульсы создаются с помощью делителя частоты 1 и формирователя 15 длительности интервалов. Коммутатор 16 интервалов и колмутатор 17 частот решают ыадачу ииичередного переключения временных интервалов и заполнения их соответствующим количеством импульсов. В момент прихода сигнала стоп прохождение счетных импульсов на выход преобразующего устройства 5 прекращается ввиду остановки формирователя 12, С формирователя 18 снимаются сформированные по амплитуде и дальности сигналы старт,стоп и конец цикла измерения и счетные импульсы, причем, счетные импульсы следуют в число-импульсном коде. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНtlfl I. Измеритель высоты нижней границы облаков, содержащий разнесенные прожектор и фотоприемник с оптическими осями в одной вертикальной плоскости, синхронный электродвигатель и схему запре