Оптическое устройство зондирования атмосферы

рц 73409 ьоаз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 15,08.78 (21) 2655348/18-10с присоединением заявки Ле -(45) Дата опубликования описания 30.04,80 М.Кла601%1 осударственнмй комитет СССР по делам нэобретеннй н открытийПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ЗОНДИРОВАНИ АТМОСФЕРЫ е о Л Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и представляет собой оптическое устройство зондирования атмосферы. Указанное устройство может использоваться для измерения коэффициента ослабления атмосферы вдоль трассы зондирования и для измерения высоты нижней границы облаков.Известны оптические устройства зондирования атмосферы, основанные на локационном методе измерения и обработке сигнала обратного рассеяния,1.Основным недостатком устройств, измеряющих профиль распределения коэффициента ослабления по трассе зондирования и высоту нижней границы облаков, является то, что в них не учитывается изменение индикатриссы рассеяния при зондировании неоднородно замутненной атмосферы. Это приводит к появлению существенных методических ошибок измерения профиля коэффициента ослабления атмосферы и высоты нижней границы облаков даже при введении приблизительных аналитических зависимостей коэффициента обратного рассеяния от коэффициента ослабления.Наиболее близким к изобретению являтся измеритель высоты нижней границы блаков 21, который содержит блок управ- ения, соединенный с излучателем и с детектором сигнала, фотоприемник, включенный на вход детектора сигнала и электронный счетчик, подключенный к пороговому устройству, которое в свою очередь под ключено к выходу усилителя видеосигнала.Усилитель видеосигнала соединен своим входом с выходом детектора сигнала, Перед фотоприемником установлено устройство компенсации квадрата расстояния, В о этом приборе огибающая эхо-сигнала с достаточной степенью точности отражает изменение коэффициента обратного рассеяния вдоль трассы зондирования в пределах оптической дальности, где выполняется 5 приближение однократного рассеяния.Однако для практических нужд, в том числе и для измерения высоты нижней границы облаков, требуется измерять вдоль трассы зондирования не коэф- ,1 фициент обратного рассеяния, а восстанавливать коэффициент ослабления.При зондировании атмосферы короткимоптическим импульсом огибающая эхо-сигнала Р(Л) описывается уравнением, которое сложно зависит от коэффициента ослабления, что не позволяет достаточно точно его измерять,Цель изобретения - повышение точностиизмерения профиля коэффициента ослабле- О ния вдоль трассы зондирования.Р-,. (Лг) = Кг а Ж) 55 60 65 Поставленная цель достигается тем, что оптическое устройство зондирования атмосферы, содержащее блок управления, излу- чатель, фотоприемник, устроиство компенсации, детектор сигнала, электронныи счетчик, снабжено подключенным входом к блоку управления, а одним из выходов - к входу детектора блоком оозора по дальности, последовательно соединенными стробируемым усилителем, входы которого связаны с фотоприемником и олоком обзора по дальности, пиковым детектором, также связанным по входу с блоком обзора по дальности, запоминающим блоком и решающим устройством, к входу которого подключен выход электронного счетчика.1.1 а чертеже изображена блок-схема оптического устройства зондирования атмосферы.ьгстройство содержит блок 1 управления, излучатель 2, детектор 8 сигнала, электронный счетчик 4, блок 5 обзора по дальности, фотоприемник 6, стробируемый усилитель г, пиковыи детектор 8, блок 9 запоминания, решающее устройство 10 и устройство 11 компенсации.Работа устройства основана на том, что в реальнои атмосфере можно выделить конечные по величине интервалы Л;, в пределах которых сохраняется линейная связь между 14, и О, т, е, в пределах таких участ- ков где о(Л) - коэффициент ослабления на расстоянии Л вдоль трассы зондирования; р (Л) - коэффициент обратного рассеяния на расстоянии Л вдоль трассы зондирования. Кроме того, профиль коэффициента ослабления можно аппроксимировать линейно-кусочной функцией и тогда на каждом участке аппроксимации, выбранном так, чтобы на нем одновременно выполнялось условие постоянства связи между Р, и О можно считать, что, (Л,).= Кга(Лг) = К, (а,+огЛг),где аг н 61 - коэффициенты линейной функции, аппроксимирующей профиль О(Л) на заданном участке Л;. Для определения неизвестных коэффици- ентОВ аг Ьг и Кг на каждом интерВале Лг необходимо произвести несколько измерений для получения ряда значений Р(Л;)2 агЕ,. -1 ЬггР,(Лг,) = А г(аг+гЛг) е- 2 ах Ь ЗР,(Лг,) =А Кг(аг+гЛг,)е г 2- г г,. (1) 10 15 20 30 35 40 45 50 42 а у Ь Е 2 Р, (Лг,) = А К,;(а,.+б,Лг,) е- га г; Ь2 г 1 (А,) =,А Кг (а+ дгЛг геВсе точк; Л - Л;, принадлежат пчтсрва.1 у Л;. Д;я первого интервала мы пмссм четыре уравнения и четыре неизвестных 1; К Ог; а,. Рака 51 система уре 1 венпй может быть решена на ЗЬМ по известным методам (меод Ньютона, метод итерации). 1 слп же аппаратурныи параметр А остается постоянным в процессе зондирования и последняя точка измерения на предыдущем интервале измерении Л совпадает с первой точкой последующего интерьала Л;, то для всех интервалов с г)2 необходимо измерять всего два значения Р (Л;) и далее решать систему всего из двух уравнений.Оптическое устройство зондирования атмосферы работаег следующим образом.Влок 1 управлен 5151 запускает излучатель 2, детектор 8 сигнала и блок 5 обзора чо дальности, Одновременно блок обзора по дальности выдает стробпрующий импульс, соответствующий первои отсчетнои точке на стробируемый усилительи открывает его. Сигнал, рассеянный атмосферои, проходя через устройство компенсации, попадает на фотоприемник б, а затем на стробируемый усилительи с него на пиковый детектор 8. Постоянное напряжение, пропорциональное величине отраженного сигнала от одной из выбранных точек интервала Ль запоминается в блоке 9 запоминания.Одновременно электрический сигнал с фотоприемника б поступает на детектор 3 сигнала и далее на электронный счетчик 4, производящий измерение расстояния до выбранной точки па трассе зондирования. Далее величина измеренного расстояния из счетчика 4 и величина сигнала из блока 9 запоминания поступают в решающее устройство 10, которое производит решение системы уравнений, подобных системе (1) и вычисляет профиль о(Л) вдоль трассы зондирования., В последн 1 й момент перехода от одной точки измерения к другой блок 5 обзора подальности производит сброс пикового детектора 8. Формула изобретения Оптическое устройство зондирования атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с излучателем и детектором сигнала, к входу которого подключен фото- приемник с устройством компенсации на входе, а к выходу - электронный счетчик, отл и ч а ю шее ся тем, что, с целью повышения точности, опо снабжено подключенным входом к блоку управления, а одним из выходов - к входу детектора блоком обзора по дальности, последовательно соединеннымн стробируемым усилителем, входы которого связаны с фотоприемником731409 ставителв епомнящ дактор Т. Корректор 3. Тарасов иналова кред яков Заказ 759/141 ПО Поиск Гос Изд.295 Тираж 474 Подписное рственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ппографпя, пр, Сапунова, 2 и блоком оозора по дальности, пиковым детектором, также связанным входом с блоком обзора ио дал;1:ости, запом 1;11 П 1 ои 1 им олоеом и рс 1 иа 1 ощим устройством, к вход, ЕОТОРОГО ПОД 1 С 11 О 1 Е 11 ВЫХОД ЭЛЕКТРОННО 0 счет:1 и 1 а. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции2208527, кл,Ст 01 Ч 1/00, 1977.5 2. Авторское свидетельство СССР563658, кл. С 1 01% 1,00, 1977 (прототип).