Устройство для определения оптических характеристик атмосферы

 

Изобретение относится к атмосферной оптике и дистанционному анализу состояния атмосферы оптическими методами Целью изобретения является повьппение точности измерений оптического сигнала. Для достижения этой цели устройство, содержащее источник 2 света, блок t управления, оптическую приемную систему 3, фотоприемники 4,6, блок 7 разности , соединенный с выходами фотоприемников 4, 6 измерительный преобразова тель 9, вычислительное устройство 11 и регистрирующий прибор 12, снабжено дополнительным измерительным преобразователем 10, соединенным через усилитель 8 с фотоприемником 6 и оптическим сглаживакщнм преобразователем, размещенным на оптической оси перед фотоприемником 6, оптически связанным с оптической приемной системой 3. Оптический сглаживающий преобразователь выполнен в виде управляемого светофильтра переменного пропускания на основе Электрохромной ячейки. Устройство может-использоваться для опеределения прозрачности, коэффициента o6pat- ного рассеяния, оптических характеристик и профилей распределения параметров неоднородной атмосферы, а также метеорологических параметров и может найти применение при анализе состояния атмосферы, контроле загрязнений, прогнозе рабо-гы оптических систем. 2 з.п. ф-лы, 1 нл. W С § CJi а

СОЮЗ COBETCHÈÕ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G О! N 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (46) 07.10.92, Вюл. Р 37, . (21) 4167355/25 (22) 24. 12. 86 (71) Институт оптики атмосферы

СО АН СССР (72) В.И.Шишлов

{53) 535.024 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 918822, кл. G 01. И 2.1/01, 1981.

Авторское свидетельство СССР Р 1057815, кл. Г О! N 21/01, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТИОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к атмосферной оптике и дистанционному анализу состояния атмосферы оптическими методами. Целью изобретения является повышение точности измерений оптического сигнала. Для достижения этой цели устройство, содержацее источник 2 света, блок 1 управления, оптическую приемную систему 3, фотоприемники 4,6, блок 7 разности, соединенный с выходами фотоприемников 4, 6 измерительный пре„„SU„„1443566 А! образователь 9, вычислительное устройство 11 и регистрирукщий прибор

12, снабжено дополнительным измерительным преобразователем 10, соединенным через усилитель 8 с фотоприемником 6 и оптическим сглаживакщим преобразователем, размещенным на оптической оси перед фотоприемником

6, оптически связанным с оптической приемной системой 3. Оптический сглаживак61ий преобразователь выполнен в виде управляемого светофильтра переменного пропускания на основе электрохромной ячейки. Устройство может-использоваться для опеределения прозрачности, коэффициента обратного рассеяния, оптических характеристик и профилей распределения параметров неоднородной. атмосферы, а также метеорологических параметров и может найти применение при анали зе состояния атмосферы, контроле загрязнений, прогнозе работы оптических систем. 2 з.п. ф-лы, ил.

1443566

Изобретение относится к атмосфер»ой оптике и метеорологии, касается

Ф определения оптических параметров; например прозрачности неоднородной атмосферы, а также уровня аэрозольных загрязнений и может использоваться в метеорологии, для прогноза работы локационных оптических систем и систем оптической связи. 10

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит блок I управ- 15 ленин, соединенный с его выходом импульсный источник 2 света, оптическую приемную систему 3, оптичес ки связанную с фотоприемником 4 и через оптический сглажива1аций преоб- 20 разователь 5 — с фотоприемником 6.

Вторые входы фотоприемников соединены с-вторым выходом блока 1 управления. Один вход блока .7 разности соединен с фотоприемником 4, а другой 25 через усилитель 8 связан с фотоприемником 6, выход блока разности сое- динен с входом измерительного преобразователя 9, второй вход которого соединен с третьим выходом блока .1 30 управления. Один вход измеритель ного преобразователя 10 соединен с усилителем -8, а второй вход поцклю- чен к четвертому выходу блока 1 уп- равле ния. Входы вычислительного.устройства 11 соединены с выхадамн измери тельных преобразователей 9и 10, а выход соединен с регистрирунхцим прибором 12.

Оптический сглаживающий преобразова- . тель 5 выполнен в виде управляемого 40 светофильтра переменного пропуска" ния на основе размещенной на.оптической оси перед фотоприемником 6 электрохромной ячейки 13, электроды которой соединены с выходами усили- 45 теля 14 мощности, причем вход усилителя 14 мощности подключен к выходу усилителя 8 фотоприемника б.

Устройство работает следунхцим образом.

По сигналу запуска с блока 1 управления импульсный источник 2 све-; та излучает в атмосферу импульс малой длительности. Рассеянный в об.ратном направлении сигнал принимается оптической приемной системой 3 с расширенным полем зрения, где, например, с помощью светоделителя (на чертеже не показан) разделяется

I на два канала. В первом канале оптический сигнал принимается фотоприемником 4, а во втором проходит через .оптический сглаживающий преобразователь 5, где формируется опорный сигнал, который принимается фотоприемником 6. При прохождении через оптический сгпаживакхций преобразователь 5 сигнал функционально преобразуется и.сглаживается. Принимаемый фотоприемником 6 опорный сигнал подается через усилитель 8 на.блок 7 разности, где из сформи» рованного опорного сигнала Х, близ" кого по форме к огибанхцей основного сигнала, вычитается сигнал У фотоприемника 4. Разностный сигнал 2==Х-Y преобразуется в код измерительным преобразователем 9, а опорный сигнал X преобразуется измерительным преобразователем 10 при подаче синхросигналов с блока 1 управления.

В вычислительном устройстве 11 по соответствующим значениям раэностного сигнала Е и опорного сигнала

Х восстанавливают значения прини-! маемого ойтического сигнала

Y =Õ ° - Z.

5 J

Полученный массив цифровых значений принимаемого оптического сигнала, отраженного атмосферой, обрабатывается в вычислительном устройстве 11, в результате чего вычисляют ся по заданным алгоритмам соответст" вующие характеристики атмосферы: прозрачность, коэффициент обратного рассеяния, оптические. характеристики азрозольных образований и дисперсных загрязнений атмосферы и их профили распределения вдоль трассы эон" дирования. Вычисленные характерис- ) тики атмосферы поступают из вычислительного устройства 1 1 на регистрирукхций прибор 12, При регистрации дискретных отсчетов мгновенных значений сигналов погрешность преобразования и изме-" рения определяется. предельным .разрешением измерительных преобразователей, которое зависит оТ элементной базы, в частности чувствительности компаратора, и определяет шаг квантования по уровню ш, а также от динамических характеристик измерительных преобразователей, частотного спектра измеряемого сигнала

1443566 11 скоростного измерительного преобразователя 9 и характер11сти.<ами итического сглаживающего преобразователя 5.

Использование в- качестве оптического сглаживающего преббраэонателя управляемого светофильтра переменного пропускания позволяет за счст управления по цепи обратной связи на основе информации с выхода фотоприемника 6 получить адаптивный опор ный сигнал, более близкий по форме к огибающей основного сигнала У, и . обеспечить тем самым малый диапазон изменения разностного сигнала Z предельную точность измерения раэностного сигнала от дальних участK0D трассы эондироня11и>1 иеод11ород

Формула изобретения

1.. Устройство для определения оптических характеристик атмосферы, содер>к<1111ее импульсный источник света, оптическую приемную систему, оптически связанную с двумя фотоприемниками, блок управления, выходы которого соединены с импульс>п.<м источшп<ом света и фотоприемниками, соединен с первым, а другой — через усилитель с вторым 4>отоприем>в<ком, а выход — с измерительным преобразователем, подключенным через вычислительное устройство к регистрирующему прибору, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено оптическим сглаживающим преобразователем и до- полнительным измерительным преобраэователем, при этом оптическая приемная система оптически связана с вторым фотоприемником через оптический сглаживающий преобразователь, измерительные преобразователи одним г

50 из входов подключены к блоку управления, а дополнительный измерительный преобразователь соединен входом с усилителем второго фотоприемника, а выходом — с вычислительным устройством.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а .ю щ е е с я тем, что оптический сглаживающий преобраэонатель ныполнен в виде управляемого светофильтра переменного пропускания на основе электрохромн<>й ячейки, электроды которой подсоединены к выходам уснлнтеля мощности, при этом вход усни его динамического диапаэопа„ В устройстве шаг квантования по уровню выбирают одинаковым и обоих каналах измерения, динамический диапазон измерительных преобразователей (разрядность аналого-цифровых преобразователей) разным: в первом канале — исходя из диапазона измерения разностного сигнала Z который сп- )p ределяется флуктуациями принимаемого оптического сигнала, а во втором канале — исходя из диапазона изменения опорного сигнала, который зависит как от диапазона принимае- 1б мого оптического сигнала, так и от характеристики оптического сглаживающего преобразователя 5. Разностный сигнал нреобраэун>т в код посредством скоростного измерительного ной атмосферы. преобразователя 9 с малым динамическим диапазоном, например шестираэрядного аналого-цифрового преобразонателя с шагом дискретизации (Т, а опорный сигнал преобразуют . 25 в код с шагом дискретизации Т> посредством широкодиапазонного, но ме>Ice скоростного измерительного преобразователя 10, например десятиразрядного: Т=КТ, (К вЂ” целое число), apl блок разности, один вход которого

При этом в обоих каналах обеспечивается высокая точность .измерения, определяемая пределнным шагом квантования, характерным для многоразрядного аналого-цифрового преобразоЗБ вателя (АЦП). Динамическая погрешность измерения разностного флуктуирующего сигнала обеспечивается в пределах шага квантования ш за сче использования cKopocTHQFo АЦП c BbI» 40 сокими динамическими характеристиками. Сглаженный опорный сигнал с ограниченным спектром частот на три порядка меньшим по сравнению со спектром частот принимаемого фпур<туирующего сигнала можно измерять с относительно большим периодом дискретизации, не внося дополнительных динамических погрешностей, соиэмеримъ>х с шагом квантования. Промежуточные значения сглаженного опорного сигнала Х шагом дискретизации 7 вычисляют в вычислительном устройстве, например, с использованием алгоритма линейной (параболической) ин« терполяции.

Предельные воэможности по точности данного устройства определяют- ся динамическими характеристиками

1443566

Составителв С.Непомнящая

Техред М.Ходанич . Корректор С.Шекмар

Редактор Г.Федотов

Заказ 4566

Тираж Подписное

BINMIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

° Ю « В Ю> ЮЮ

Производственно-полигра4ическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лителя мощности оптического сглаживающего преобразователя подключен к выходу усилителя второго фотоприемника;

ЗФ Устроиство по ПВ19 о T л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительный измерительный преобразователь выполнен с,циклом преобразовании в целое число раз большим цикла преобразования основного измеритель" ного преобразователя, но с равньы шагом квантования по уровню.