УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ И ТОЛЩИНЫ ОБЛАКОВ Советский патент 1945 года по МПК G01W1/00 

Предметом данного изобретения является устройство для измерения. оптической плотности и толщины облаков, в котором, как и в известных приборах этого назначения, измерение осуществляется при помощи фотоэлектрического индикатора; в последнем фотоэлемент располагается в темном поле и освещается рассеянным светом от частиц тумана, попадающих в поле светового луча. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что для дистанционной передачи показаний фотоэлемент включается в разрядную цепь конденсатора, заряжаемого периодически через контакты реле времени и электронную лампу, управляющую реле, выключающим питание радиопередатчика, с тем, чтобы при отсутствии тумана конденсатор не успевал разряжаться и лампа оставалась запертой, а при наличии частиц тумана - разряжался со скоростью, соответствующей оптической плотности, вызывая отпирание лампы и прекращение работы передатчика на соответствующий промежуток времени.

Изложенная сущность изобретения поясняется дальнейшим более подробным описанием и чертежом, на котором изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, называемого в дальнейшем «облакомером».

На чертеже обозначено: 1 - камера облакомера, через которую проходит исследуемая среда, 2 - ребра внутри камеры, предотвращающие проникновение дневного света внутрь камеры при условии свободного доступа туда наружного воздуха, 3 - лампа накаливания, 4 - линза, 5 - фотоэлемент, установленный в темном поле, 6 - электронная лампа, 7 - лампа передатчика, 8 - батарея накала, 9 - приемник давления, 10 - «ловушка» для луча света, 11 - анодная батарея, 12 - дроссель высокой частоты, 13 - реле, 14 - луч света, 15 - антенна.

В течение каждого цикла, продолжающегося около 5 секунд, часовой механизм размыкает почти одновременно на короткий промежуток времени (длительностью около 0,2 сек.) контакты. k₁ и k₂. За этот промежуток времени конденсатор С заряжается анодной батареей 11 через внутреннее сопротивление участка «сетка - нить» лампы 6, которое для зарядного тока невелико.

В следующий момент контакты k₁ и k₂ замыкаются и остаются замкнутым в течение 4,8 сек., после чего наступает следующее их размыкание. Так как при замыкании контакта k₁ разность потенциалов между обкладками конденсатора С прикладывается между сеткой и нитью лампы 6 таким образом, что «минус» подается на сетку, то, следовательно, анодный ток через лампу 6 непосредственно, после замыкания контакта k₁ проходить не будет, ибо она мгновенно запирается большим отрицательным напряжением на сетке и остается запертой до тех пор, пока конденсатор С не разрядится. Но разряд конденсатора С может протекать преимущественно лишь через фотоэлемент 5, так как сопротивление участка «сетка - нить» лампы 6 для разрядного тока очень велико. Так как сопротивление фотоэлемента 5 зависит от величины освещенности на нем, то и время разряда конденсатора С зависит от освещенности фотоэлемента. Режим работы облакомера устанавливается такой, что при отсутствии облака освещенность на фотоэлементе настолько мала, что конденсатор С не успевает разрядиться за 4,8 сек. и следующее очередное размыкание контакта k₁ приводит опять к заряду конденсатора С и, вслед за тем, после замыкания контакта k₁ к следующей подаче отрицательного заряда на сетку лампы 6, которая, таким образом, остается запертой до тех пор, пока не увеличится освещенность на фотоэлементе. Пока лампа 6 заперта, реле 13, включенное в ее анодную цепь, не может работать; следовательно, контакт k₃, через который подается питание на анод лампы 7 передатчика, остается замкнутым и передатчик работает, посылая непрерывно сигнал в эфир.

Когда же облакомер попадает в облачную среду, частицы облака, проходя по направлению, показанному стрелкой а, движутся сквозь камеру 1 и, попадая в пространство светового луча 14, генерируемого лампой накаливания 3, рассеивают часть света. Рассеянный свет попадает на фотоэлемент 5. При этом освещенность фотоэлемента увеличивается настолько, что конденсатор С успевает разрядиться за время, меньшее 4,8 сек., и лампа 6 отпирается ранее подачи очередного отрицательного импульса на ее сетку.

Вследствие этого реле 13 срабатывает и разрывает контакт k₃ и передатчик перестает генерировать. Молчание передатчика будет продолжаться до момента очередного размыкания контактов k₁ и k₂, т.е. до момента очередной зарядки конденсатора С, после чего произойдет подача очередного отрицательного импульса на сетку лампы 6 и весь процесс повторяется снова.

Очевидно, что длительность пауз в работе передатчика будет тем больше, чем быстрее разрядится конденсатор С, т.е. чем больше будет оптическая плотность облака. Камера 1 устроена таким образом, что наружная среда по воздухопроводу, образуемому ребрами 2, легко проникает внутрь и продувает ее, в то время как дневной свет внутрь проникать не может и, следовательно, на работу прибора не влияет. Это обеспечивает возможность работы облакомера как днем, так и ночью. Луч света 14, пройдя камеру 1, попадает в «ловушку» 10, где он поглощается ее черными стенками. Благодаря этому начальная освещенность на фотоэлементе 5 (т.е. освещенность на фотоэлементе при отсутствии облака) очень мала и чувствительность облакомера достаточно высокая.

Из всего сказанного следует, что:

1. Появление паузы в сигналах радиопередатчика облакомера свидетельствует о появлении облака в камере прибора.

2. Длительность паузы или длительность сигналов между двумя последовательными паузами является мерой оптической плотности облака. Для измерения оптической плотности облаков нет необходимости измерять длительность принимаемых сигналов с помощью часов на земле. Необходимость в часах на земле устраняется тем, что часовой механизм, имеющийся в облакомере, используется для превращения длительных сигналов облакомера в ряды кратковременных импульсов, быстро следующих друг за другом. По количеству таких импульсов, принятых на земле между двумя последовательными паузами, наблюдатель может определить оптическую плотность облака.

Для измерения толщины облаков (по высоте верхней и нижней границ облаков) в схему облакомера включен приемник 9 давления, с помощью которого передатчик время от времени посылает сигналы давления, по которым может быть определена высота облакомера над землей для произвольного момента времени. Так как моменты перехода облакомером нижней и верхней границ облака могут быть, легко зарегистрированы по соответствующим изменениям характера радиосигналов облакомера, то, определив высоты облакомера над землей в соответствующие моменты времени, находим высоту верхней и нижней границ облаков, а по их разности - толщину облаков.

При соответствующем конструктивном изменении предлагаемое устройство может быть использовано в качестве автоматического поста для обнаружения туманов на море или других местах.

Устройство для измерения оптической плотности и толщины облаков, с применением фотоэлектрического индикатора, у которого фотоэлемент расположен в темном поле и освещается рассеянным светом от частиц тумана, попадающих в поле светового луча, отличающееся тем, что для дистанционной передачи показаний фотоэлемент включен в разрядную цепь конденсатора, заряжаемого периодически через контакты реле времени и электронную лампу, управляющую реле, выключающим питание радиопередатчика, с тем, чтобы при отсутствии тумана конденсатор не успевал разряжаться и лампа оставалась запертой, а при наличии частиц тумана - разряжался со скоростью, соответствующей оптической плотности, вызывая отпирание лампы и прекращение работы передатчика на соответствующий промежуток времени.