Устройство для определения оптических характеристик атмосферы

 

Изобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике, в частности к устройствам для определения прозрачности атмосферы и метеорологической дальности видимости. Для повыпения точности измерений путем автоматического измерения способа фиксации длины трассы, прозрачность которой измеряется, в устройство введены блок измерения временных интервалов , логарифмический усилитель, два формирователя задержки, дополнительные блоки сравнения и деления сигналов . При больших дальностях видимости измерение производится на фиксированной трассе, длина которой задается формирователем задержки. В случае снижения дальности видимости длина трассы фиксируется по спаду сигнала обратного рассеяния в 5-20 раз. Способ фиксации длины трассы выбирают по амплитуде сигнала рассеяния из ближней зоны. 3 ил. tf

Q0O3 СООЕТСНИХ

РЕСПУБ ЛИК (19 (И) Ai (51)5 С 01 W 1/00

ВЖОЯ ,Пи ЕНТКО - T

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

, 1,,, i I t4 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕ П.:НИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ (21) 4709854/10 (22) 03.04.89 (46) 23.06.91. Бюл. N- 23 (72) Г.Н.Балденков, В.И.Козинцев, Б.А.Константинов и Е.Э.Можаров (53) 551.501.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 918822, кл. G 01 M 1/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

- 309338, кл. Г 01 П 1/00, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТИОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике, в частности к устройствам для определения прозрачности атмосферы и метеорологической дальности видимости. Дпя поИзобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике и может быть использовано для и змерения оптических характеристик атмосферы, а также для обеспечения авиации данными î горизонтальной, наклонной и вертикальной дальностях видимости.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— блок выбора способа фиксации длины трасы; на фиг. 3 — блок обработки.

Устройство содержит блок 1 управления, приемопередатчик 2, накопители (интеграторы) 3 и 4, формирователь 5 задержки, амплитудный анализатор 6, блок 7 сравнения, блок 8 выбора спо2 выления точности измереiiHH путем автоматического измерения способа фиксации длины трассы, прозрачность которой измеряется, в устройство введены блок измерения временных интервалов, логарифмический усилитель, два формирователя задержки, дополнительные блоки сравнения и деления сигналов. При больших дальностях видимости измерение производится на фиксированной трассе, длина которой задается формирователем задержки. В случае снижения дальности видимости длина трассы фиксируется по спаду сигнала обратного рассеяния в 5-20 раз. Способ фиксации длины трассы выбирают по амплитуде сигнала рассеяния иэ ближней эоны. 3 ил. соба фиксации трассы, блок 9 измерения временных интервалов и блок 1О обработки.

Один иэ выходов блока 1 управления подключен к входу приемопередатчика

2, а другой выход — к входу стробирования накопителя 3 и входам синхронизации формирователя 5 задержки, ам-! плитудного анализатора 6, блока 7 сравнения, блока 8 выбора способа фиксации трассы и блока 9 измерения временных интервалов, Выход приемопередатчика 2 подключен к входам накопителей 3 и 4, амплитудного анализатора 6 и блока 7 сравнения. Выходы формирователя 5 задержки, амплитудного анализатора 6 и блока 7 сравнения подключены к соот—

1658108

5 !

О !

20

55 ветствующ»»м входам блока 8 выбора, способа фиксации длины трассы. Выход

Ъ амплитудного анализатора б подключен также к входу 6 ока 7 сравнения. Выход блока 8 выбора способа фиксации трассы подключен к входу стробирования накопителя 4 и другому входу блока 9 измерения временных интервалов, выходы которого, а также выходы нако пителей 3 и 4 соединены с входами блока 10 обработки.

Устройство работает следующим образом.

Блок управления запускает приемопередатчик 2, который в момент времени с„ посылает в атмосферу импульс . излучения малой длительности, преобразует рассеянное атмосферой в обратном направлении излучение в электрическИ»» сигнал, корректирует его на квадрат расстояния и вычитает фоновую составляющую, Электрический сигнал с выхода приемопередатчика 2, пропорциональный сигналу обратного рассеяния атмосферы, скорректированному на квадрат расстояния до рассеивающего объема, поступает на соответствующие входы накопителей 3 и 4, амплитудного анализатора 6 и блока 7 сравнения.

В момент времени 1, соответствующий моменту полного вхождения зондирующего импульса в поле зрения фотоприемника, т.е. в момент, с которого сигнал обратного рассеяния иэ атмосферы перестает зависеть от взаимного расположения приемника и передатчика (t — t„ = const), блок 1 управления запускает формирователь 5 задержки, блок 9 измерения временных интервалов, амплитудный анализатор Ь, представляющий собой стробируемый пиковый детектор с малым временем выборки, и разрешает работу блока 7 сравнения, блока 8 выбора способа фиксации трассы и накопителя 3.

Накопитель 3 накапливает (интегрирует) аналоговый сигнал с момента до максимально возможного времени

Величина t определяется приборной реализацией предлагаемого устройства.

По истечении времени t с выхода накопителя 3 сигнал поступает в блок 10 обработки.

Блоки 5-8 предлагаемого устройства осуществляют выбор одного иэ дву возможных способов фиксации длины трассы измерения прозрачности атмосЬеры. Фиксация постоянной длины трасcы задается длительностью работы формирователя 5 задержки, является постоянной и определяется моментом спада сигнала обратного рассеяния в п раэ относительно его величины в момент tо. Величина и определяется приборной реализацией, а оптимальное ее значение лежит в пределах 5-20.

Формирователь 5 задержки начинает работать в момент t и заканчивает в момент t5 (t > — tо = const). В момент формирователь 5 задержки выдает импульс синхронизации на соответствующих вход блока 8 выбора.

В момент амплитудный анализатор б фиксирует мгновенное значение сигнала обратного рассеяния. Зафиксированная им величина сигнала поступает на соответствующий вход блока 8 выбора, а также на другой из входов блока 7 сравнения.

В блоке 7 сравнения сравнивается величина текущего сигнала иэ атмосферы и 1/и часть его значения в момент времени t . В момент t равенства сигнала блок 7 выдает импульс синхронизации на соответствующий вход блока 8 выбора способа фиксации трассы.

В блоке 8 происходит сравнение величины сигнала в момент to (с выхода амплитудного анализатора 6) и постоянного напряжения, величина которого зависит от задаваемой верхней границы диапазона измеряемых прозрачностей или даль»»остей видимости. В зависимости от результата сравнения на выход блока 8 выбора проходит либо импульс синхронизации с формирователя

5 задержки, либо импульс синхронизации с блока 7. Разрешение работы блока 8 поступает с блока 1 управления в момент

Сигнал с выхода блока 8 останавливает работу блока 9 измерения временных интервалов, сигнал с выхода которого по истечении времени t „поступает в блок 1О обработки.

Сигнал с выхода блока 8 также разрешает работу накопителя 4, который интегрирует сигнал обратного рассеяния с момента С»! или с3 в зависимости от срабатывания блока 8 до t!„. С выхода накопителя 4 по истечении времени t „ сигнал поступает в блок 10, По истечении времени, .заведомо достаточного для обработки сигнала, все

5 16581 блоки устройства автоматически приводятся в исходное состояние °

Одно из возможных воплощений блока 8 выбора способа фиксации длины трассы представлено на фиг. 2.

Блок 8 выбора состоит из формирователя задержки 11, блока 12 сравнения, источника 13 постоянного напряжения и коммутирующих ключей 14 и 15, Вход формирователя 11 задержки соединен с выходом блока 1 управления, а выход подключен к стробирующему входу блока 12 сравнения, на один иэ входов которого подается сигнал с амплитудного анализатора 6, а на другой — с источника 13 постоянного напряжения.

Прямой и инверсный выходы блока 12 сравнения соединены с управляющими входами ключей 14 и 15 соответственно. На вход ключа 14 поступает сигнал с выхода блока 7 сравнения, а на вход ключа 15 — с выхода формирователя 5 задержки. Объединенные выходы xmo eA

14 и 15 являются выходом блока 8.

Блок 8 работает следующим образом.

В момент времени и с блока 1 управле ния поступает импульс синхронизации.

Задержанный формирователем 11 задержки на время, достаточное для уверенного срабатывания амплитудного анализатора 6, импульс синхронизации разрешает на короткое время срабатывание блока 12 сравнения. В зависимости от соотношеция величины сигнала в момент времени t и постоянного напряжения с выхода источника 13 постоянного напряжения блок 12 сравнения открывает один из ключей 14 или 15 и оставляет его открытым до конца цикла обработки. Открытый ключ пропускает импульс синхронизации с блока 7 сравнения или с формирователя 5 задержки соответственно на выход блока 8 выбора.

В случае, если сигнал в момент вре- 45 мени to больше постоянного напряжения с источника 13, то открывается ключ ,14. В противном случае открывается ключ 15. !

На фиг. 3 представлена одна из возможных реализаций блока 10 обработки и индикации выходного сигнала.

Блок 10 состоит из блоков 16 и 18 деления, логарифмического усилителя

17 и регистрирующего прибора 19.

Выходы блока 16 деления подключены к выходам накопителей 3 и 4 соответственно, а выход через логарифмичес0S 6 кий усилитель 17 соединен с одним из входом блока 18 деления, другой вход которого подключен к блоку 9 измерения временных интервалов. Е выходу блока 18 деления подключен регистрирующий прибор.

Блок 10 обработки работает следующим образом. На входы блока 16 деления в аналоговом виде поступают сигналы I1 (с выхода накопителя 3) и I< (с выхода накопителя 4). Результат деления I /I<, пропорциональный квадрату прозрачности исследуемого слоя атмосферы, через логариф. ический усилитель 17 поступает на один иэ входов блока 18 деления. На другой вход блока 18 деления подается аналоговый сигнал с блока 9 измерения временных интервалов, пропорциональный длине трассы ЬZ, на которой измеряется прозрачность атмосферы, Результат деления

h,Z/1п(I /I<), пропорциональный метеорологической дальности видимости и обратно пропорциональный показателю ослабления по трассе Ь Е, поступает на регистрирующий прибор 19.

Изобретение позволяет автоматически в зависимости от ситуации в атмосфере изменить способ фиксации длины трассы зондирования, что позволяет расширить диапазон измеряемых дальностей видимости и повысить точность измерений.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство длл определения оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с приемопередатчиком, выход которого соединен с входом первого накопите.я и амплитудного анализатора, выход которого соединен с первым блоком сравнения, второй накопитель, первый блок деления, выходы которого соединены с выходом накопителя и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок измерения временных интервалов, два формирователя задержки, два коммутирующих ключа, логарифмический усилитель, второй блок сравнения, источник постоянного напряжения, второй блок деления, выход которого соединен с входом первого блока деления,, а второй вход — с выходом блока измерений временных интервалов, выходы ключей подсоединены к первому вхо7

1658108 ду блока измерения временных интервалов и к первому входу второго накопителя, причем первые входы ключей соединены соответственно с двумя выхода5 ми второго блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом источника постоянного напряжения, второй — с выходом второго формирователя задержки, причем второй выход блока управления соединен с вторыми входами блока измерения временных интервалов и амплитудного анализатора, первым входом первого блока сравнения и входами формирователей задержки, выход второго формирователя задержки соединен с вторым входом второго блока сравнения, при этом выход приемопередатчика соединен с вторыми входами второго накопителя и первого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, а к второму входу второго ключа подключен первый формирователь задержки, причем выход амплитудного анализатора подключен к третьему входу блока сравнения.

1658108

Фиг. 2 иг.

Составитель Е.Трофимов

Редактор Т.Иванова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор M.Самборская

Заказ 2432 Тираж 277 Подписное

ВНИИПИ Государстве.«ного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101