Устройство для спектральных измерений пропускания солнечной радиации атмосферой земли Советский патент 1981 года по МПК G01J3/42 

I

Изобретение относится к спектральным измерениям и предназначено для спектральных измерений пропускания атмосферой Земли солнечной радиации в оптическом диапазоне.

Известны аэростатные и наземные приборы, состоящие из осветительного объектива, одного или нескольких монохроматоров или фильтров, приемников излучения, усилительных и регистрирующих устройств и систем для наведения монохроматоров на Солнце 1.

Эти устройства имеют низкую точность наведения отической оси на Солнце (порядка 15 угловых мин), что совершенно недостаточно при измерениях, например, на скользящих или наклонных оптических трассах, тик как от точности наведения зависит и точность определения пропускания, и точность построения его распределения по высоте.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является устройство для спектральных измерений пропускания солнечной радиации атмосферой Земли, содержащее датчик наведения, монохроматор, объектив, диафрагму, приемники излучения, усилители и регистратор 2.

Недостатками этого устройства являются сложность и нестабильность юстировки аппаратуры, низкая точность наведения, большие моменты инерции и трения, малая надежность электрических выводов, влияние вибраций, ударных нагрузок и т.д.

Цель изобретения - упрощение и повыщение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что Б устройстве, содержащем датчик наведения,

10 монохроматор, объектив, диафрагму, приемники излучения, усилители и регистратор, на одной оптической оси последовательно расположены объектив, общий для датчика наведения и монохроматора, датчик наае15дения и монохроматор.

Использование вместо фокусирующего объектива датчика наведения осветительного объектива монохроматора приводит к тому, что не требуется взаимная юстировка 2Q системы датчик наведения - монохроматор, так как у них общая оптическая ось, и наведение осуществляется не косвенно, а по конечному результату. На фиг. 1 и 2 приведены блок-схема устройства и схема его оптического узла, соответственно. Устройство содержит входное поворотное зеркало 1 системы наведения, исполнительный механизм 2, зеркало 3 осветительного объектива монохроматора, входную щель 4 монохроматора, монохроматор 5, приемник 6 радиации, усилитель 7, регистратор 8, усилитель 9, усилитель 10, датчик 11 наведения, диафрагму 12, фоторезисторы 13. Устройство работает следующим образом. Световой поток 14 от Солнца падает на входное поворотное зеркало 1 системы наведения, которое может поворачиваться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей X и У с помощью исполнительного механизма 2. Поток, отраженный от поворотного зеркала 1, падает на зеркало 3 осветительного объектива монохроматора и фокусируется на входой щели 4 монохроматора 5. Датчик 11 наведения состоит из диафрагмы 12, выполненной, например, в виде конуса с отверстием по центру и четырех фоторезисторов (по два на-каждую ось наведения), расположенных по окружности через 90°. Причем противоположные резисторы включены, например, по мостовой схеме. Оптические оси датчика наведения и монохроматора совпадают, так как объектив монохроматора является общим для них. При точном наведении изображения Солнце фокусируется на входной щели 4 монохроматора 5, а диафрагма 12 вырезает часть светового потока 14, который, отражаясь от вершины конуса 12, падает на фоторезисторы 13. Выходные сигналы датчика равны нулю по обеим осям, когда все фоторезисторы 13 засвечены одинаково. При смещении изображения Солнца от центра входной щели 4, например, вверх или вниз (ось X) на фоторезисторы падают неодинаковые световые потоки 14. На выходе датчика появляется сигнал рассогласования %, усиливаемый усилителем 9, выходное напряжение которого подается на исполнительный механизм 2. Исполнительный механизм 2 отрабатывет по оси X так, чтобы сигнал рассогласования Vx стал равен нулю, т.е. чтобы изображение Солнца было сфокусировано на центре входной щели 4, что соответствует точному наведению оптической оси монохроматора 5 на геометрический центр Солнца. С выхода монохроматора 5 монохроматический поток падает на приемник 6 радиации, электрический сигнал которого усиливается усилителем 7 и записывается регистратором 8. Изобретение позволяет проводить измерения вертикального распределения малых газовых компонентов в атмосфере Земли методом затменного зондирования с орбиты искусственного спутника Земли при восходах и заходах Солнца относительно спутника. Формула изобретения Устройство для спектральных измерений пропускания солнечной радиации атмосферой Земли, содержащее датчик наведения, монохроматор, объектив, диафрагму, приемники излучения, усилители и регистратор, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повыщения точности измерений, на одной оптической оси последовательно расположены объектив, общий для датчика наведения и монохроматора, датчик наведения и монохроматор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 130215, кл. G 01 W 1/00, 1959. 2.Fisher D. J. Direct Solar Radiation up to 30 KM anol Stratification of Altenuation Components in the Stratosphere. Applied Optics 1967 V. 6, № 62, c. 197.