Нефелометр

ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я Союз Советских Социалистических РеспубликтОс 10 му тель Допол тельное к(088,8) 45) Дата опубликования описания 30,01.80 2) Авторы изобрет енц И, С. Кузнецов, 8. Н, Жданов и В, Е. Лысце(71) ЗаявительНаучио-исследовательский институт гидрометеорологическогоприборостроения 4) НЕфЕЛОМЕ Изобретение относится к области гидрометеорологичеакого приборостроения, в частностями к нефелометрам для определения прозрачности атмосферы (или метеорологической дальности видимости - МВД), и предназначено для определения видимости на дорогах, в аэропортах, на морях и реках, на высотных сооружениях и естественных возвышенностях, угрожаюплих при тумане воздушным судам.Известны нефелометры для измерения прозрачности атмосферы, основанные на фотометрировании среднего значения рассеянного исследуемой атмосферой излучения под различными углами (О) к направлению зондирующего излучения, в которых используется зависимость между прозрачностью. атмосферы и средним значением фотометрируемого потока рассеянного излучения ,1, 21. Такие нефелометры содержат источник зондирующего излучения для получения модулированного потока излучения в видимой или ближней к видимой ИК области спектра электромагнитных колебаний и фотоприемное устройство, фотометрирующее рассеянное излучение, ца выходе которого установлен узел, формирующий сигнал о прозрачности атмосферы. Эти устройства пригодны для определения прозрачности (или МВД) при различного вида осадках, но имеют высокую погрешность, что ограничивает сферу их при 5 менения.Наиболее близким к настоящему изобретению по существу решаемой задачисреди известных нефелометров для определения прозрачности атмосферы являетсяавтоматический регистратор оптическойплотности тумана 131.Это устройство содержит источник модулирова нного зондирующего излучения(лампу накаливания с обтюратором), фото 15приемник, усилитель с детектором, подключенный к выходу фотоприемника, и фильтрнизкой частоты, соединенный с выходом детектора и формирующий сигнал о прозрачности атмосферы,2 П Однако выходной сигнал в этом нефеломезрс формируется без учета причин измецсция прозрачности атмосферы (туман,дождь цлц сцсг), поэтому данное устройство также цмсет значительную погреш 25 ность в определении прозрачности атмосферы прц наличии осадков.Цель изобретения - повышение точности определения прозрачцости атмосферы,Это достигается тем, что нсфелометр,з 0 содержащий источник модулированногозондирующего излучения, фотоприемник,воспринимающий рассеянное частицами атмосфсры излучение зондирующего источника, усилитель с детектором и фильтр низкой частоты, снабжен анализатором флуктуаций для различения вида осадков и корректором выходного сигнала, причемвход анализатора флуктуаций подключен к выходу детектора, а .выход анализатора соединен с одним из входов корректора выходного сигнала, который включеч между выходом детектора и входомфильтра низкой частоты. При этом должениспользоваться усилитель с детектором счастотной характеристикой, сопряженной счастотным спектром поступающих на входанализатора, флуктуаций сигнала, обусловленных пролетанием через исследуемыйобъем атмосферы частиц, образующих различные виды осадков, Иными словами, усилитель с детектором должен иметь постоянную времени, меньшую, чем время пролетачастиц (капли дождя, снежинки) через исследуемый объем, с целью оптимальноговоснроизвсдения флуктуаций сигнала длядальнейшего их анализа и различения вида осадка.На фиг. 1 представлены эпюры напряжений на выходе детектора при тумане (а),дожде (б) и снегопаде (в); на фиг. 2 -блок-схема предлагаемого нефелометра.Как следует из фиг. 1 сигнал при тумане (а) не содержит существенных флуктуаций, при дожде появляются флуктуациисигнала (б), а при снегопаде появляютсяфлуктуации значительно большей амплитуды и длительности (в), чем при дожде,Представленный на фиг. 2 нефелометрсодержит источник 1 модулированного (счастотой ) 1 кГц) зондирующего излучения, представляющего собой набор светоизлучающих диодов, фотоприемник 2 полупроводникового типа, усилитель 3 с. детектором, анализатор 4 флуктуаций, корректор5 выходного сигнала и фильтр б низкойчастоты.Анализатор 4 флуктуаций предназначендля получения сигналов коррекции, зависящих от интенсивности осадков и поступающих в ту или иную выходную цепь в зависимости от вида осадков.Анализатор 4 может быть выполнен, например, на основе определения средней площади одиночных флуктуаций для определения вида осадков и среднего значения напряжения флуктуаций за интервал времени 1 для определения интенсивности осадков,Такой анализатор должен содержатьингегратор с амплитудным дискриминатором, позволяющие определить средние площади одиночных флуктуаций и распознавать вид осадков; детектор среднего напряжсния флуктуаций для определения интенсивности осадков; коммутатор, управляемый амплитудным дискриминатором, для подключения сигнала с выхода детектора к той или иной выходной цепи в зависимости от вида осадков (дождь или снег).Корректор 5 выходного сигнала, включенный между выходом детектора и фильтром низкой частоты, может быть выпол.нен, например, с помощью операционного усилителя и управляемого анализатором флуктуаций аттенюатора.Нефелометр работает следующим образом.Источник 1 зондирующего излученияпосылает в исследуемую среду модулиро ванный поток излучения с частотой модуляции 1;5 - 10 кГц.Рассеянный частицами замутненной атмосферы поток излучения воспринимается и преобразуется в электрический сигнал 20 полупроводниковым фотоприемником 2, затем усиливается и детектируется усилителем с детектором.При пролетании через исследуемую область атмосферы относительно ирупных частиц (капли дождя, снежинки и т. д.) на выходе фотоприемника 2 возникают флуктуации сигнала. Примененный усилитель с детектором воспроизводит эти флуктуации, которые поступают на анализатор флуктуаций 4 и корректор 5 выходного сигнала.Анализатор флуктуаций с помощью ин.тегратора определяет среднее значение площадей одиночных флуктуаций, обусловленных видом содаков, и с помощью амплитудного дискриминатора вырабатывает сигнал о виде осадков. Напряжение в анализаторе флуктуаций, . получаемое детектором, пропорциональное амплитуде, длительности и частоте флуктуаций, с помощью коммутатора, управляемого сигналом о виде осадков с амплитудного дискриминатора, поступает в ту или иную выходную цепь, связанную с корректором 5 выходного сигнала.45 Сигнал с выхода анализатора 4 флуктуаций поступает на корректор 5 выходного сигнала и в занисимости от вида и интенсивности осадков соответствующим образом изменяет его коэффициент переда чи с помощью управляемого аттенюатора. итем самым корректирует второй сигнал о прозрачности атмосферы, поступающий с усилителя с детектором на корректор 5.Уточненный сигнал с корректора 5 поступает на фильтр б низких частот, где происходит его дальнейшая фильтрация.Таким образом, скорректированный выходной сигнал позволяетопределять. метеорологическую дальность видимости независимо от причин замутнения атмосферы.В результате использования данного.изобретения будет существенно увеличена точность определения прозрачности атмосферы с помощью однопозиционных уст ройств - нефелометров, что, с одной сторо576840 ходного сигнала, включенным между выходом детектора и фильтром низкой частоты.и связанным одним из входов с выходом анализатора.5 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1, Патент США33117730, кл, 250-833, 10 1964.2. Патент Франции.158 3127, кл,6 01 п, 1969.3. Гроссман Е. М., Лясотович В. Е, Информационные материалы по пидрометеоро логическим приборам и методам наблюдений сб;40, М., Гидрометнздат, 1969,с. 16.1 г. 1 ис. 2 ставнтель С. НепомнящаТехред А, Камышникова Редакт Месролова айн рре Заказ 113/183 НГ 10 Поискз Изд.196сударствениого комитета ССС 113035, Москва, Ж, Рауш нп. Харьк, фил. пред. Пате ны, расширит сферу применения последних и, с другой стороны, увеличит эффективность использования нефелометров при метеообслуживании дорог, портов, аэродромов (включая . взлетно-посадочные площадки для вертолетов). Формула изобретения Нефелометр, содержащий источник модулированного зондирующего излучения, фотоприемник, усилитель с детектором и фильтр низкой частоты, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен подсоединенным к выходу усилителя с детектором анализатором флуктуаций сигнала, а также корректором выраж 474 Подписное ела м изобретений и опсрытий иаб., д. 4/5