Устройство для измерения прозрачности атмосферы
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, содержащее последовательно установленные объектив , расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно , модулятор, фотоприемник с усилителем, соединенный с логическим вычислительным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленньи за ос(новными .и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления, синхронньн интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами син (О хронного интегратора и счетчика-дешифратора , синхронный интегратор включен между фотоприемникрм с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора , синхронного интегратора и логического вычислительного устройства. Од со ел
(19) (I I ) СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(51) G 01 J 1/! 6
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ -(„ ;1"-.:
ОГ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "
К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3605778/24-25 (22) 15.06.&3 (46) 23.06.85. Вюл. У. 23 (72) В.Н.Жданов, В.Г.Монастырский и Л.Я.Петрова (71) Научно-исследовательский институт приборостроения Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (53) 501.508.8(088.8) (56) 1. Н.Horudth, С.Presle. Determination of the atmospheric extuction
coefficient by measurement of distant contrasts. — Appl. opt. 1978, Н 9, vol. 17.
2. Авторское свидетельство СССР
У 763694, кл. G 01 J 1/16, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, соединенный с логическим вычислительным устройством, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленным эа ос1(овными .и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления, синхронным интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами синхронного интегратора и счетчика-дешифратора, синхронный интегратор включен между фотоприемником с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логического вычислительного устройства.
KD
К
8 +58
1 11б31
Изобретение относится к оптическим средствам измерения, предназначено для определения прозрачности атмосферы в полевых условиях и может использоваться для определения контраста между удаленными объектами и фоном, Известно устройство для определения прозрачности атмосферы путем фотометрирования контраста удаленного 10 черного тела на фоне дымки у горизонта, которое состоит из фотометрируемого черного тела, фотоприемного блока, содержащего объектив, фотоприемник и плоскопараллельную пластину д для отклонения оптической оси фотоприемного блока при поочередном наведении на черное тело и фон Ц .
Данное устройство имеет существенные погрешности, связанные с влиянием паразитной составляющей освещенности чувствительной площадки фотоприемника в результате рассеяния постороннего света в оптической системе устройства. 2S
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения прозрачности атмосферы, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, связанный с логическим вычислительным устройством 2 .
Яркостный контраст между объектом и фоном вычисляется по формуле
68.
К= ——
В, ° 0
1 где А — разность яркостей объекта и фона,  — большая яркость.
Прозрачность атмосферы определяется по формуле г К
Ко где К - истинное (не искаженное) значение контраста между объектом и фоном.
Данное устройство не обеспечивает достаточной точности определения контраста, следовательно, и проэрач- Я ности атмосферы, так как в нем не устраняется влияние на результат измерения погрешности, связанной с
57 2 наличием паразитной яркости 3 5 обусловленной рассеянием постороннего света на оптических деталях и элементах конструкции, которая при измерении разности яркостей фона и объекта (В -В) исключается, но проявляет себя при измерении каждой из этих яркостей, т.е ° входит в знаменатель приведенной выше формулы, которая принимает вид
Цель изобретения — повышение точности определения прозрачности атмосферы.
Для- достижения указанной цели устройство, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, связанный с логическим вычислительным устройством, снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленным за основными и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления, синхронным интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами синхронного интегратора и счетчика-дещифратора, синхронный интегратор включен между фотоприемником с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логи.ческого вычислительного устройства.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для определения прозрачности атмосферы, на фиг.2разрез А-А на фиг.1.
Устройство содержит объектив 1, три полевые диафрагмы 2-4, расположенные в фокальной плоскости объектива, на которых формируется изображение соответственно фотометрически подобных объектов и фона, коммутатор
5, установленный эа диафрагмами и перекрывающий диафрагму 2 или 3, моз 1163157 4 дулятор 6, перекрывающий диафрагму
4 или диафрагмы 2 и 3, формирователь
7 импульсов управления (ФИУ), синхронизированный с модулятором 6 и вырабатывающим сигнал управления — условной "0" при открытой диафрагме 4 или условную "1" при открытых диафрагмах
2 или 3, фотоприемник с усилителем
8,воспринимающий световой поток от фона яркостью В через диафрагму 4 или от объектов яркостью В,, или Во соответственно через диафрагмы 2 или
3 и преобразующий его в электрический сигнал, усиливаемый усилителем, служащий для о птимиз ации о т ношения сигнал/шум синхронный интегратор 9, управляемый импульсами с ФИУ 7 и со счетчика-дешифратора 10, который в свою очередь управляется импульсами ляет также переключением коммутатора
5 каналов), логическое вычислительное устройство 11 с двумя аналоговыми ключами на входе, подключающими к выходу синхронного интегратора
9 аналоговые запоминающие устройства, входящие в состав устройства
11, соответствующие тому каналу, где содержится информация о разности (В -ВО1) или (В -В, ). Выходы аналоговых запоминающих устройств .соединены с входом решающего устройства.
Наличие в логическом вычислительном устройстве двух аналоговых ключей, управляемых с того же счетчика-дешифратора, что и синхронный интегратор и коммутатор каналов позволяет с помощью одного интегратора записывать информацию о разности яркостей (Вр В01 ) и (Вф В02 ) в двух запоминающйх устройствах.
Устройство работает следующим образом.
При определении прозрачности атмо45 сферы осуществляется фотометрирование двух столбов атмосферы: длиной
L — между объективом и объектом и длиной L — между. объективом и вторым объектом. Объектив 1 формирует изображение объектов и фона в своей фо50 кальной плоскости, в которой находятся три полевые диафрагмы 2-4. Изображение первого объекта формируется на диафрагме 2, изображение второго объекта — на диафрагме 3, а изображение фона (дымки у горизонта) на диафрагме 4. При этом коммутатор 5 .каналов находится в одном из положе55 с ФИУ 7 (счетчик-дешифратор 10 управ- 20 ний, когда остаются открытыми две диаграммы: диаграмма 4, пропускающая излучение с яркостью Вп, от фона и, например, диафрагма 2, йропускающая излучение от столба атмосферы, находящегося между объективом и первым объектом, имеющего яркость ВО1 . При этом потоки яркостью В и ВО1 модулируются модулятором 6 в противофазе и поступают на фотоприемник с усилителем 8. На выходе усилителя формируется сигнал, пропорциональный разности (В„;В o< ) . Модулятор 6 приводит в действие ФИУ 7, который вырабатывает сигнал управления — условный "0 при открытой диафрагме 4 или условную
"1" при открытой диафрагме 2. В этом случае импульсы управления совпадают по фазе с сигналом от первого объекта. Импульсы управления с ФИУ 7 поступают нз счетчик счетчика-дешифратора 10 и одновременно управляют работой синхронного интегратора 9. В синхронном интеграторе 9 осуществляется накопление разностного сигнала, пропорционального (В -Вщ ) . Синхронный интегратор служит для оптимизации отношения сигнал/шум и позволяет выделить минимальный разностный сигнал. При поступлении в счетчикдешифратор 10 определенного числа импульсов последний вырабатывает команду на запись разностного сигнала, пропорционального (В -В ), в логическое вычислительное устройство 11 (из интегратора через аналоговый ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования первого объекта). По окон гании записи сигнала счетчикдешифратор 10 вырабатывает команду на переключение поля зрения, поступающую на коммутатор 5 каналов. Одновременно счетчик-дешифратор 10
,также подает команду на "сброс" синхронного интегратора 9. После окончания действия команды сброса интегратора и после переключения коммутатора каналов (открывается диафрагма 3) происходит измерение сигнала, пропорционального разности (В—
В ) . Процесс измерения полностью аналогичен. При этом сигнал, пропорциональный (В -В ), записывается в логическое вычислительное устройство
11 .(через аналоговый ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования
11631 второго объекта). В процессе измерения накопление сигнала в синхронном интеграторе происходит строго нормированно при измерении .яркостей (В -В, ) и (В -В ) что обеспечивается управ- 5 ф QQ э лением синхронным интегратором от счетчика-дешифратора. Счетчик-дешиф-ратор, считающий импульсы с формирователя импульсов управления и дающий команды на коммутатор каналов, а так- 10 же формирующий команду сброса синхронного интегратора, предназначен также для формирования команды записи накопленного сигнала из синхронного интегратора в логическое вычислитель- 15 ное устройство. В логическом вычислительном устройстве производится вычисление показателя ослабления атмосферы по формуле
1 Ф Вю-Boa
С(, п ==—
Ь - Ь, Ь Ь В9-Во<
Предложенное устройство позволяет повысить точность определения показа1
57 6 теля ослабления атмосферы g, за счет исключения погрешности, обусловленной влиянием паразитной яркости 6 В, и равной
В,р- Воь 8ф- Ьоз аК 81э 6 +86 SS в - в., в, ° 8â а,„
Кроме того, устройство позволяет в процессе измерения определять разность яркостей (В -В „ ) и (В,„-В ) и при вычислении Ж по формуле полностью исключить паразитную яркость В. При этом полностью автоматизируется процесс измерения прозрачности атмосферы и точность измерения повышается за счет исключения паразитной составляющей яркости и оптимизации обработки сигналов.
1163157
Составитель С. Непомнящая
Редактор Т.Кугрьппева Техред А.Бабинец
Корректор А.Тяско
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
Заказ 4094/39 Тираж 897
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
