Фотометр для сканирования небосвода

 

Изобретение относится к области геофизики и позволяет оперативно фиксировать наличие облаков, вспышек молний, следов падающих метеоритов. Цель изобретения - повышение скорости сканирования. Фотометр содержит несколько линеек световодов , причем в каждой линейке угол между направлением нормалей к входным торцам световодов (все нормали в данной линейке параллельны между собой) и линией горизонта один и то же, но высота линии сканирования на небосводе для каждого световода линейки различна. За счет этого обеспечивается измерение как азимута , так и высоты визируемого объекта. Быстрое сканирование обеспечивается за счет вращения входного оптического устройства и попеременной оптической связи каждой линейки световодов с фотоприемником. 3 ил. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 21/47, 6 01 J 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР р,р. пя .>>ц1 п .т :;-. „! и jl, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (21) 46069 14/25 (22) 21.11,88 (46) 30.06.91, Бюл. М 24 (71) Усть-Каменогорский строительно-дорожный институт (72) Г,Ш.Лившиц, Я.И.Токарь, А.Л.Патлах и

А.Г.Токарь (53) 535.24(088.8) (56) Пясковская-Фесенкова Е.В. Исследование рассеяния света в атмосфере. — M,: Издво АН СССР, 1957, с.19 — 21.

Лившиц Г;Ш. Рассеяние света в атмосфере. — Алма-Ата: Наука, 1965, с.21-24. (54) ФОТОМЕТР ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ.НЕБОСВОДА (57) Изобретение относится к области геофизики и позволяет оперативно фиксирОвать. наличие облаков, вспышек молний, Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для оптического сканирования небосвода с целью скоростного измерения яркости различных пунктов всего небосвода, что, в частности, позволяет фиксировать наличие облаков, вспышек молний, следов падающих метеоритов и т.д, На фиг.1 представлена одна из линеек световодов; на фиг,2 изображена другая линейка световодов (имеющая иной угол между нормалью к входным торцам и плоскостью горизонта); на фиг,3 представлено входное приемное устройство целиком.

Фотометр содержит основание 1, линейку световодов 2, входные торцы 3 световодов с установленными перед ними деполяризаторами 4, выходные торцы 5 световодов, установленные на основании 1, „„5U„„1659795 А1 следов падающих метеоритов. Цель изобретения — повышение скорости сканирования.

Фотометр содержит несколько линеек световодов, причем в каждой линейке угол между направлением нормалей к входным торцам световодов (все нормали в данной линейке параллельны между собой) и линией горизонта один и то же, но высота линии сканирования на небосводе для каждого световоДа линейки различна. За счет этого обеспечивается измерение как азимута, так и высоты визируемого объекта. Быстрое сканирование обеспечивается эа счет вращения входного оптического устройства и попеременной оптической связи каждой линейки световодов с фотоприемником. 3 ил, блок световодов 6, линзу 7 и приемник иэлу- з чения 8. о

На фиг,З узлы входного оптического ус- ц1 тройства для наглядности разделены. Верхний узел состоит из групп жестких, наклоненных под углом к горизонту своими концами световодов. Наклон этот меняется, О от одной группы к другой в диапазоне углов м 1т к горизонту от 0 до 900. На фиг.1 показана одна из таких групп, концы которых расположены горизонтально (О к горизонту); на фиг.2 — другая группа — концами под углом

45 к горизонту; на фиг.3 изображено несколько групп, в каждой иэ которых конць имеют свой одинаковый наклон, Чтобы не загромождать фигуру 3, на ней показаны не все световоды данной группы, а лишь один.

Положение других световодов символически изображео кружками, идущими вдоль диаметров круга основания, Верхний узел

1659795

50 состоит из плоского основания 1 цилиндрической формы, которое пронизано проходящими сквозь него и жестко закрепленными с ним линейками световодов 2, Вблизи входных торцов 3 каждого световода установлены деполяризаторы 4. Деполяризатор необходим потому. что свет, например, дневного безоблачного неба, поляризован.

Из-за поляризации света в самом световоде, это может привести к существенным и трудно учитываемым погрешностям, При помощи деполяризатора эти погрешности .исключаются. Длина и диаметр трубки on ределают угол раствора прибора. Выходные торцы 5 световодов сасположены в нижней плоскости основания. Аналогичны по структуре и все другие линейки световодов, изображенные на фиг,1,2 и 3, Отличаются они лишь длиной и наклоном. Выходные торцы линеек расположень- центрами вдолц прямых линий — диаметров кругов оснсваний (фиг.3). Угловое расстояние между соседними диаметрами, соответствующими этим линейкам, равно 360" /n, где n — число линеек. Наклон к горизонту от одной группы к другой меняется равномерно с угловым шагом 180 /(п-1), что ясно из фиг.З, Блок световодов 6 состоит из монолитного цилиндра (фиг.3) с жестко монтирсванными в него световодами, Входные и выходные торцы этих световодов лежат в плоскости оснований цилиндра; оси све.l.îaoäoa лежат в одной плоскости по диаметру цилиндра. Под блоком световодов 6 расположена собирающая линза 7 и ее фокусе — приемник излучения 8 (фиг.1). Диаметры торцов всех световодов верхнего и нижнего узлов одинаковы, Вращение узлов вокруг вертикальной оси осуществляется зубчатыми колесами, приводом или иными известными способами.

Для пояснения работы устройства выберем систему координат сферической.

Азимут А будем отсчитывать от вертикальной плоскости горизонта. Наклон световодов различных групп характеризуется, таким образом, различными высотами Н, Азимут измеряемы:х пунктов А определяется поворотом блока световодов 6 вертикально ориентированных световодов.

При неподвижном положении блока 6 в плоскости чертежа и вращении верхней части устройства с линейками наклонных световодов свет от небосвода последовательно поступает от пунктэв небосвода с разной высоты, т.е, свет гюследовательно на каждую группу световодов поступит от пунктов о небосвода с высотой О, Н1, Нг, Нз„., 90 число этих пунктов равно числу линеек ñâåтоводов, При этом азимут этих пунктов равен либо нулю, либо 180, так как блок вертикальных световодов, как предполагалось, неподвижен, Таким образов, в данном случае свет поступит от пунктов небосвода, лежащих на разной высоте над горизонтом, но при двух азимутах — 0 и 180 . Рассмотрим ход лучей при данном Н и А. Если выходные торцы данной группы наклонных световодов установлены так, что их центры находятся на одной вертикальной оси с центрами соответствующих входных торцов блока 6 (попарно), то свет от небосвода попадает через деполяризатор 4. и далее па световоду через линзу 7 на приемник 8, Пример хода луча схематически показан на фиг,2. Очевидно, что таким же образом функционируют и остальные световоды, и свет в данной группе воспринимается ими всеми в одинаковых координатах Н и А. В итоге общий поток от всех световодов группы будет соответственно большим, чем от одного, При вращении можно, таким образом, по поступающему на приемник сигналу получить данные от интенсивности небосвода при разных высотах от 0 до 90 и при азимутах

А= Qo g 18Qo

Для того, чтобы измерить для тех же высот интенсивность при других азимутах, необходимо повернуть блок вертикальных световодов на соответствующий угол, Процесс аналогичен предыдущему. В итоге могут быть получены данные об интенсивности различных пунктов небосвода с разными азимутами и высотами, Очевидно также, что оценку интенсивности следует производить по максимуму отсчетов сигнала, который наступает, когда выполняется указанное выше условие попарного расположения вдоль общей оси центров торцов соответствующих световодов.

Для того, чтобы на прибор не попадало прямое солнечное излучение, перед ним может быть установлен экран-затенитель, как это делается в известных антинометрических приборах. Скорость вращения узлов ограничена лишь инерционностью регистрирующих приборов, записывающих устройств и при их малой инерционности может быть весьма высокой, Появление на небосводе быстроисчезающих объектов повышенной яркости (молнии, след от метеоритов) может быть зафиксировано с большой оперативностью.

Преимущества предлагаемого устройства следующие: возможность скоростного сканирования множества пунктов небосвода; высокая чувствительность, ибо потоки поступают на множество световодов данной секции; высокое угловое разрешение

1659795 (малые углы раствора), так как диаметры отдельных световодов могут быть выбраны весьма малой величины; надежность рабоTbl устройства — монолитные вращающиеся блоки световодов в механическом отноше- 5 нии обладают высокой прочностью и поэтому позволяют успешно осуществлять скростное вращение узлов; снижение погрешностей, связанных с поляризацией света неба, 10

Формула изобретения

Фотометр для сканирования небосвода, содержащий входное оптическое уст- ройство, снабженное механизмом 15 вращения и установленное на основании, оптически связанное с приемником излучения, соединенным с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости сканирования, 20 входное оптическое устройство выполнено в виде и линеек световодов, причем в каждой линейке световоды жестко установлены так, что нормали к их входным торцам параллельны и лежат в одной плоскости, перпендикулярной плоскости основания, углы между направлением нормалей к выходным торцам световодов и плоскостью основания различны для каждой линейки световодов, выходные торцы световодов жестко установлены на основании вдоль и прямых линий так, что каждой прямой соответствуют выходные торцы только одной. линейки световодов, входное оптическое устройство дополнительно содержит блок световодов, оптические оси которых параллельны, при этом блок световодов установлен с возможностью попеременной оптической связи выходных торцов каждой линейки световодов с приемником излучения, а перед входными торцами всех световодов установлены деполяризаторы.

Составитель В. Калечиц

Редактор С. Никитина Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Колб

Заказ 1836 Тираж 422 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101