Измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЯРКОСТИ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ , включающий опорный канал, содержащий косинусный рассеиватель, объектив опорного канала, расположенный за косинусным рассеивателем, световод опорного канала, измерительный канал, содержащий обьектив измерительного канала, световод, входные торцы световодов расположены в фокальных областях обоих объективов, оптикомеханический коммутатор, расположенный за выходными торцами световодов, фотоэлектронный умножитель, расположенный за оптико-механическим коммутатором , электронный коммутатор, усилитель , вход которого соединен с фотоэлектронньм умножителем, а выход с электронным коммутатором, блок сравнения, источник питания и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит раздели (Л тельньш канал, содержащий объектив разделительного канала, световод разделительного канала, входной торец которого расположен в фокальной плоскости объектива разделительного канала , а выходной торец подключен к оптико-механическому коммутатору, блок вычитания, соединенный с выходами электронного коммутатора разделительного и измерительного каналов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 01 Л 1/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2902976/18-26 (22) 28.03.80 (46) 15.06.87. Бюл. N -22 (71) Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного научного центра АН СССР (72) О.Г.Константинов, А.А.Нелепа, А.А.Прокопчук и В.Цой (53) 535.24(088.8) (56) Методические указания. — Авиационные наблюдения над загрязненностью вод, суш и морей. Л.: Гидрометеоиздат, 1975, с. 69-75.

Дегтярев В.И., Константинов О.Г., Нелепа А.А., Костенко И.П. Дифференциальный измеритель коэффициента спектральной яркости поверхности моря. Морские гидрофизические исследования, N- 1(72) МГИ АН УССР; Севастополь, 1976, с ° 124-132. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРАЛЬНЫХ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ЯРКОСТИ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ, включающий опорный канал, содержащий косинусный рассеиватель, объектив опорного канала, расположенный за косинусным рассеивателем, световод опорного канала, измерительный канал, содержащий объектив измерительного канала, световод входные торцы световодов расположены в фокальных областях обоих объективов, оптикомеханический коммутатор, расположенный за выходными торцами световодов, фотоэлектронный умножитель, расположенный за оптико-механическим коммутатором, электронный коммутатор, усилитель, вход которого соединен с фотоэлектронным умножителем, а выход— с электронным коммутатором, блок сравнения, источник питания и источник опорного напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит разделительный канал, содержащий объектив разделительного канала, световод разделительного канала, входной торец которого расположен в фокальной пдоскости объектива разделительного канала, а выходной торец подключен к оптико-механическому коммутатору, блок вычитания, соединенный с выходами электронного коммутатора разделительного и измерительного каналов.

1 85412

Изобретение относится к абсорбционной спектрометрии и может быть использовано для классификации подстилающей поверхности по спектральным характеристикам, в частности для выявления областей загрязнения морской поверхности, областей повышенной концентрации взвеси и решения других. океанологических задач.

Известны измерители коэффициента 10 спектральной яркостй, содержащие cuct тему наведения, приемный элемент и систему регистрации. .Недостаток этих измерителей в том, что измерение коэффициентов спект- 15 ральной яркости — трудоемкий процесс и имеет низкую точность, поскольку коэффициент спектральной яркости в этом случае определяется косвенным путем. 20

Наиболее близким техническим решением является измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности, включающий канал, содержащий косинусный рассеиватель, объектив 25 опорного канала, расположенный за косинусным рассеивателем, световод, измерительный канал, содержащий объектив измерительного канала, световоды, входные торцы световодов рас- 30 положены в фокальных областях обоих объективов, оптико-механический коммутатор, расположенный за выходными торцами световодов, фотоэлектронный умножитель, расположенный за оптико-механическим коммутатором, электронный коммутатор, усилитель, вход которого соединен с фотоэлектронным умножителем, а выход соединен с электронным коммутатором, блок сравнения, щ0 источник питания и источник опорного напряжения.

Указанный измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности не позволяет. дистанционно с са- 5 молета или вертолета определить непосредственно диффузную составляющую коэффициента спектральной яркости, что ограничивает его функциональные возможности, а следовательно, область 50 применения. Для получения сведений о концентрации органической и неорганической взвеси на поверхности воды необходима дополнительная обработка полученных результатов. 55

Кроме того, для непосредственного измерения диффузной составляющей коэффициента спектральной яркости данным прибором с судна необходимо погружать объектив и световод измерительного канала под поверхность, что усложняет техническое исполнение прибора в целом (требования к герметизации, корроэионной стойкости материалов).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, Поставленная цель достигается тем, что в измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности, включающий опорный канал, содержащий косинусный рассеиватель, объектив опорного канала, расположенный за косинусным рассеивателем, световод, измерительный канал, содержащий объектив измерительного канала, световод, входные торцы световодов расположены в фокальньгл областях обоих обьективов, оптико-механический коммутатор, расположенный за выходными торцами световодов, фотоэлектронный умножитель, расположенный эа оптикомеханическим коммутатором, электронный коммутатор, усилитель, вход которого соединен с фотоэлектрическим умножителем, а выход — с фотоэлектронным коммутатором, блок сравнения, .источник питания и источник опорного напряжения, дополнительно введен разделительный канал, содержащий объектив разделительного канала, световод разделительного канала, входной торец которого расположен в фокальной плоскости объектива разделительного канала, а выходной торец подключен к оптико-механическому коммутатору, блок вычитания, соединенный с выходами электронного коммутатора разделительного и измерительного каналов.

Коэффициент спектральной яркости поверхности моря p () равен где p,(Я) — составляющая коэффициента спектральной яркости, обусловленная зеркальным отражением неба от поверхности моря;

Р (3) - диффузная составляющая коэффициента спектральной яркости.

В пределах точности измерения в надир составляющая коэффициента спектральной яркости, обусловленная

3 85412 зеркальным отражением неба от поверхности моря p, (>), составляет 2Е от относительного коэффициента спектральной яркости неба в зените, следовательно, диффузная составляющая p (Q) может определяться дистанционными методами и равна

p,(э. = р (э) — о,ог р, (ъ), 10 где и (Ъ) — относительный коэффи) Э циент спектральной яркости неба в зените.

Введение в известный измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности объектива разделительного канала, направленного в зенит, расположение в его фокальной плоскости входного конца световода разделительного канала, выходным концом подключенного к оптико-механическому коммутатору, и подключение к выходам электронного коммутатора блока вычитания позволяет с измерительього канала электронного коммутатора снимать напряжение, пропорциональное коэффициенту спектральной яркости, а с разделительного канала электронного коммутатора — напряжение, пропорциональное относительной яркости неба. На выходе блока вычитания измерителя получается напряжение, пропорциональное диффузной составляющей коэффициента спектральной яркости

35 морской поверхности.

На чертеже представлен измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности.

Измеритель спектральных коэффи- 4О циентов яркости морской поверхности содержит объектив 1 измерительного . канала, расположенный перед световодом 2 измерительного канала, косинусный рассеиватель 3, горизонтально 45 расположенный перед объективом 4 опорного канала, находящегося у входного торца световода 5 опорного канала, объектив 6 разделительного канала — перед световодом 7 раздели50 тельного канала, выходные торцы световодов подсоединены к оптико-механическому коммутатору 8, состоящему из модулятора-коммутатора 9, электродвигателя 1Î, датчика синхронизации

11, набора светофильтров 12 и подключенному к электронному коммутатору

13, на выход которого подключен блок вычитания 14. За светофильтрами рас9 4 положен фотоумножитель 15, который через усилитель 16 связан с электронным коммутатором и имеет обратную связь с электронного коммутатора через блок сравнения 17 и регулируемый источник питания 18. Источник опорного напряжения 19 подключен к

Г блоку сравнения.

Измеритель спектральных коэффициентов яркости морской поверхности работает следующим образом.

Излучение от поверхности моря через объектив 1 измерительного канала и световод 2 измерительного канала, излучение солнца и небосвода через косинусный рассеиватель 3, объектив

4 опорного канала и световод 5 опорного канала, излучение неба через объектив 6 разделительного канала и световод 7 разделительного канала поступают на модулятор-коммутатор 9, который вращается электродвигателем 10. Датчик синхронизации 11 управляет электронным коммутатором

13. Модулятор-коммутатор последовательно пропускает световые потоки опорного, измерительного и.разделительного каналов на установленный набор светофильтров 12 и далее на фотоумножитель 15. Электрические сигналы с фотоумножителя 15 усиливаются усилителем 16, подаются на электронный коммутатор 13, который разделяет

1 их на измерительный, разделительный и опорный сигналы. С электронного коммутатора 13 напряжение сигнала опорного канала подается на блок сравнения 17, где оно сравнивается с напряжением источника опорного напряжения 19 представляющего собой стабилизированный источник постоянного напряжения. Блок сравнения 17 вырабатывает сигнал рассогласования и управляет регулируемым источником питания 18 фотоэлектронного умножителя 15 таким образом, что за счет изменения чувствительности ФЭУ сигнал опорного канала на входе блока сравнения 17 равен напряжению источника опорного напряжения 19. Таким образом, чувствительность ФЭУ обратно пропорциональна спектральной яркости косинусного рассеивателя 3, следовательно, напряжение, снимаемое с электронного коммутатора 13, соответствующее сигналу измерительного канала, пропорционально коэффициенту спектральной яркости, а напряжение, 854129 измерять диффузную и зеркальную составляющие коэффициента спектральной яркости поверхности моря. Это дает возможность классифицировать морскую поверхность (определять области загрязнения, повышенной биологической продуктивности и т.д.) беэ дополнительных обработок результатов измерения спектральных коэффициентов яркости.

Редактор О. Филиппова

Техред М.Моргентал КорректоР M.Äeì÷èê

Заказ 2684/2

Тираж 77б

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. соответствующее разделительному ка,налу, — относительной яркости неба.

Блок вычитания 14 производит алгебраическое вычитание сигналов, соответствующих коэффициенту спектральной яркости морской поверхности и относительному коэффициенту спектральной яркости неба. Выходное напряжение блока вычитания пропорционально диффузной составляющей коэффициента !О .спектральной яркости морской поверхности.

Введение дополнительного объектива-и световода разделительного кана" ла и подключение блока вычитания на 15 выход электронного коммутатора позволяет расширить функциональные возможности измерителя спектральных коэффициентов, а именно раздельно

При этом обеспечивается необходимая точность измерений оптических параметров морской поверхности в разных метеоусловиях, выполненных дистанционно с самолета или вертолета, в то время как использование прототипа требует обязательного. применения судовых измерений.