Устройство для определения оптических характеристик атмосферы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ, содержащее блок управления, соединенный с импульсньам источником излучения и с фотоприемником с квадратичным усилением, амплитудный анализатор и последовательно соединенные накопитель, блок деления и регистрирующий прибор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точ1 - - .. , .II ««ли ности измерений, в него введены допо .лнительный блок деления, логариф (Мирующий блок, усилитель с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, и блок формирования сигнала квадратичной временной зависимости, выход которого соединен с другим входом Склока деЛвния, а вход - с выходом блока управления и с управляющим входсм усилителя с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, вход которо го через логарифмирующий блок соединен с выходом дополнительного блока деления, оДин вход которого соединен с выходом фотоприемнйка с квадратичным усилием, а другой вход с выходом амплитудного анализатора, другой выход которого соединен с входом блока управления, а вход - с другим выходом фотоприемника с квадратичным усилением, причем вход яакопителя соединен с выходом усилителя с коэффициентом усиления, изменяйщимся пропорциональ но времени. СО 00 00 00 г

„„SU„„1038839 А

СОЮЗ COBETCHHX

В

РЕСПУБЛИН

3(511 6 01 М 21 01

ГОС)iДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ъ

И AST0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ности измерений, в него введены дополнительный блок деления, логарифмирующий блок, усилитель с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, и блок формирования сигнала квадратичной временной зависимости, выход которого соединен с другим входом блока деления, а вход - с выходом блока управления и с управляющим входом усилителя с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, вход которого через логарифмирующий блок соединен с выходом дополнительного блока деления, один вход которого соединен с выходом фотоприемника с a квадратичным усилием, а другой вход -® с выходом амплитудного анализатора, другой выход которого соединен с входом блока управления, а вход - с другим выходом фотоприемника с квадратичным усилением, причем вход накопителя соединен с выходом усилителя с коэффициентом усиления, иэменяв3щимся пропорционально времени.

СО

СЮ (Ф (21) 3419712/1 8-25 (22) 07,04.82. (46) 30.08.83. Бюл. М 32 (72) Ю.С.Балин, С.И.Канкянов

Г.М.Креков .и И.A.Pàçåíêoâ (71) Институт оптики атмосферы Томского Филиала Сибирского отделения

AH СССР (53) 535.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 309338, кл. С, 01 O 1/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР йо.заявке М 2982113, кл. G 01 М 21/Ol, 1980 (прототип). (54)(57)(УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ, содержащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения и с фотоприемником с квадратичным усилением, амплитудный анализатор и последовательно соединенные накопитель, блок деления и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точОПИСАНИЕ NSOBPETEHN)"::-:-::::-::::-,::::„-. а

10 38839, Изобретение относится к техничес1 кой физике, а именно к Фотометрии атмосферы, и может применяться для измерения оптических параметров атмосферы, а также быть использовано для контроля уровня аэрозольных загрязнениЯ как естественного, так и антропогенного происхождения.

Известно устройство для определения оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управления, им- 10 пульсный источник излучения, фотоприемник с квадратичным усилением, накопитель и блок регистрации 5 1).

Недостатком указанного устройства является то, что при зондировании оптически плотных метеорологических образований фон многократногo рассеяния приводит к увеличению накапливаемого сигнала и к уменьшению регис";рируемой прозрачности измерений, т. е. к увеличению погрешности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управления, соединен- ный с импульсным источником излучения и с фотоприемником с квадратным усилением, амплитудный анализатор и последовательно соединенные накопитель, блок деления и регистрирующий, прибор. Зд

Иэвестнор устройство реализует следующйй алгоритм определения проз рачности Т на дистанции 0 г„

5(r) dr

T (О,r„)= „", ()

5(r )3. о где S(r j - величина эхо-сигнала с . расстояния г, скорректированная на квадрат расстояния;

- дистанция, на которой сиг- 5 нал 5(г) достигает порогового значения — максимальная дистанция зондирования f2 ).

Недостатком известного устройства 50 является ограниченная точность измерений, обусловленная тем, что при зондировании неоднородной атмосферы с с большими градиентами коэффициентов., рассеяния, весьма характерным явля- 55 ется возрастание эхо-сигналов в местах появления неоднородностей, например, разрывов в тумане или появление облачных образований. Если возрастание эхо-сигнала наблюдается gp после достижения сигналов порогового уровня, то это приводит к гому, что„-. ,в щич ана интеграла 9(г)д„в отра г жении (1) будет увеличиваться. Вследствие этого фиктивно увеличивается регистрируемое устройством прозрач-, ности атмосферы,что автоматически приводит к фиктивному уменьшению иэмеряе-. мого среднего коэффициента рассеяния.

Цель иэ обретения — п овышение точности измеоений.

Для достижения укаэанной цели в устройство для определения оптических характеристик атмосферы, co"" держащее блок управления, соединенный с импульсным источником излучения и с Фотоприемником с квадратичным усилением, амплитудный анализатор и последовательно соединенные накопитель, блок деления и регистрирующий. прибор, введены дополнительный блок деления, логарифмирующий блок, уснлитель с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, и блок формирования сигнала квад ратичной временной зависимости, выход которого соединен с другим входом блока деления, а вход — с выходом блока управлейия и с управляющим входом усилителя с коэффициентом усиI ! ления, изменяющимся пропорционально времени, вход которого через логарифмирующий блок соединен с.выходом дОйОлнйтельного блока деления, один вход которого соединен с выходом фотоприемника с квадратичным. усилением, а другой вход — с выходом амплитудного анализатора, другой выход которого соединен с входом блока управления, а вкод :)с другим выходом

Фотоприемнйка с квадратичным усилением, причем вход накопителя соединен с выходом усилителя с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени.

На чертеже показана блок-схема: предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, импульсный источник 2 излучения, фотоприемник 3. с квадратичным усилением, амплитудный анализатор 4, дополнительный блок 5 деления, лога-. рифмирующий блок б, усилитель 7 с коэффициентом усиления, изменяющимся пропорционально времени, накопитель

8, блок 9 формирования сигнала квадратичной временной зависимости, блок

10 деления и регистрирующий прибор

Блок 1 управления выходами подключен к импульсному источнику 2 излучения, Фотоприемнику 3 с квадратичным усилением, к усилителю 7 с коэффициентом усиления изменяющийся пропорционально времени, и к блоку 9 форми рования сигнала квадратикной временной зависимости, а входом — к ампли тудному анализатору 4. Выход фотоприемника 3 с кваХ(ратичным усилением связан с одним входом дополнительного блока 5 деления непосредственно, а с другим - через амплитудный анали1038839

10 ():

Т (z) exp

Z

5» 2 o S(z) (2-20)Р» — olz о затор 4. Выход дополнительного блока

5 деления соединен с входом блока

10 деления через последовательно соединенные логарифмирующий блок 6, усилитель 7 с коэффициентом деления, изменяющимся пропорционально временй, и накопитель 8. Другой вход блока 10 деления соединен с блоком 9 формирования сигнала квадратичной временной зависимости, а выход — с регистрирующим прибором 11.

Устройство работает следующим образом.

До начала зондирования в блоке

1 управления устанавливают величину интервала времени, соответствующего 15 заданной дистанции зондирования °

Блок 1,одновременно запускает ° импульсный источник 2 излучения и

Фотоприемник 3 с.квадратичным усилением .э.

Импульсный источник 2 излучения посйлает в атмосферу зондирующий импульс, а обратно рассеянное атмос« ферой излучение поступает на световой вход фотоприемника 3 с квадратичным усилением 3, где эхо-сигнал преобразуется в электрически и усиливается пропорционально квадрату текуего времени, отсчитываемого от моента посылки зондирующего импульса.

Электрический сигнал разветвляется и поступает на входы амплитудного анализатора 4 и дополнительного блока

5 деления.

Амплитудный анализатор 4 после достижения эхо сигналом максималь. ного значения посылает это значение в дополнительный блок 5 деления 5 и одновременно подает импульс, запуска в блок 1 управления. После этого блок 1 управления запускает усили- 40 тель 7, коэффициент усиления которого начинает линейно возрастать про- порционально текущему времени, и блок

9 формирования сигнала квадратичной временной зависимости, который формирует сигнал, пропорциональный квадрату текущего времени.

В это время на другой вход дополнительного блока 5 деления поступают текущие значения эхо-сигнала.

Результат деления подается на вход логарифмирующего блока 6, после чего усиливается по линейному закону относительно текущего времени и ,накапливается в накопителе 8. Накапливаемый сигнал подается в блок 10 деления, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный квадрату текущего времени.

По истечении заданного интервала времени накопления эхо-сигнала блок

1 управления подает запирающий импульс, и результат деления зафиксированный в регистрирующем приборе 11, сбответствует прозрачности атмосферы к среднему коэффициенту расстояния. .Таким образом, в устройстве реализуется следующий алгоритм определения прозрачности атмосферы

Т где 5(z) — величина эхо-сигнала, принятого с расстояния z u скорректированного на квадрат расстояния;

S — максимальное значение эхосигнала.

Изобретение позволяет в несколько раз повысить точность измерения оптических характеристик атмосферы при наличии фона многократного рассеяния.

ВНИИПИ Заказ 6221/50

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,ул.Проектная,4