Способ определения прозрачности оптической среды

(72) Автор изобретения Г. В. Меркишин Московский ордена Ленина авиационный ин туз им, Серго Орджоникидзе(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫИзобретение относится к оптическим измерительным приборам и может быть использовано при построении измерителей характеристик оптической среды.Известен способ реализованный в устройстве для определения коэффициента прозрачности газовой среды путем излучения в исследуемой среде оптического потока и приема тремя датчиками этого излучения 111.Недостатком указанного .способа является необходимость проведения измерений непосредственно в исследуемой области оптической среды, что может быть затруд-. нено труднодоступными или опасными условиями или необходимостью в организации линий связи между датчиками и точкой наблюдения. Наиболее близким к изобретению по существу решаемой задачи является способ определения прозрачности оптических сред путем излучения модулированного светового сигнала в исследуемый участок среды, приема отраженных отражателями сигналов и преобразования их в электрические сигналы. Этот способ реализован в устройстве для измерения оптических характеристик аэрозолей 2.Однако этот способ не может использоваться для определения прозрачности участков малых размеров, порядка диамет ров труб для выброса в атмосферу отработанных газов и продуктов сгорания.Целью изобретения является расширение области применения способа.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу определения прозрачности оптических сред путем излучения в исследуемый участок среды модулированного светового сигнала, приема отраженных отражателями сигналов и преобразования их в электрические сигналы, излучают моно хроматический сигнал, модулируют его погармоническому закону с частотой, кратной частному от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка,создают интерференционную картину при взаимодействии сигналов, отраженных установленными на границах исследуемого участка отражателями, выделяют в максимуме интерференционной полосы и в средней точке между максимумом и минимумом интерференционной полосы9589274полосы), амплитуда первой гармоники максимальна и равна 3первые гармоники частоты модуляции и по отношению амплитуд соответствующих им электрических сигналов судят об исследуемом параметре.Сущность способа в следующем.Монохроматический сигнал с гармонической амплитудой модуляцией излучается в направлении двух отражателей, установленных на границах участка оптической среды, на котором предстоит определить коэффициент прозрачности. Интенсивность излучения, отраженного от отражателей, в плоскости приемников для зоны фраунгофера равна А = 2 гп (ЯОЯ ) 2 (1+ Ч) ЛЯ( - ) + 2 ---- совЕА 2 Е АА 2 ЛЯ (ЛЮ 1 1= (Е рать равто наблюотношения для измежат кол е 1 - амплитуда полялей;- длина волны;- расстояние доражателя; К =АА- коэффициентывого и второгор,3 - декартовы коорсти интерференприема) отражехРяЛу - декартовыжателей;Е - расстояние меми в направл ближайшего от-Лотражения перотражателей; динаты в плоскоции (в плоскости нных лучей;координаты отражду отражателяении оптической3 ения меняется по частотой 5 , то оси.Если амплитуда излармоническому законуможно считать, что ч)1 , + )1,А 10 10 + вз 1 п( Л.Ао 1 + аз 1 п(11 транения изл- индекс модуляци- скорость распрочения;ачальная фаза.да для первой гари на выходе квамеем:2 -т,чо1 . де 40 моники частотыдратичного при Отсюдуляцника 1(Я= 4сов(рЛ, Ь) 1 п(Л 1 ХфР + Ч Ч 1 п(Я-(х-хд + ьЛа+ 2 Ь з(у,), ЬУ,) = созК( - " -- + 2 Ь У); ЧВ точках, расположенных посредине между точками максимума и минимума интерференционной картины, амплитуда первой гармоники равна А =2 в(ЕА-ф)Я ЛЯЕсли частот модуляции выб ной,й = П -- (п = 1,2,), дается максимальное значение вв , которое наиболее удобно". В этом случае А+ О+Ч) аАо (1+Ч)Измерив величину -1 в , из последнегоАсоотношения можно определить Ч, т. е. величину ослабления излучения на трассе между отражателями, характеризующую прозрачность среды на этом участке.На чертеже представлено устройство, реализующее данный способ.Излучение монохром атического источника 1 проходит через модулятор 2, в котором осуществляется амплитудная модуляция излучения по гармоническому закону с частотой гармонического сигнала, поступающего нз генератора 3. С выхода модулятора 2 сигнал излучается в направлении исследуемой области оптической среды, на границах которой расположены отражатели 4 и 5. Отраженные отражателями 4 и 5 сигналы принимаются квадратичными фотодетекторами 6 и 7, установленными в дальней зоне, С выходов квадратичных фотодетекторов 6 и 7 сигналы поступают на фильтры 8 и 9, выделяющие первую гармонику частоты модуляции излучения. Выходные сигналы фильтров 8 и 9 усиливаются в усилителях 10 и 11 и поступают на линейные детекторы 12 и 13. С выходов линейных детекторов 12 и 13 сигналы поступают на блок 14 вычисления отношения а сигналов, Выходной сигнал блока 14 вычисления отношения подается на вычислитель 15 коэффициента прозрачности, в котором по величине а вычислц т я коэффициент прозрачности Ч = ="ф - ф) (знак - берется в случае, когда более удаленным является второй отражатель) и вырабатывается сигнал, пропорциональный Ч.Выходной сигнал вычислителя 15 коэфиента прозрачности фиксируется ретратором 16. Перед началом измерений ф одетектор 6 с помощью блока 17 меха958927 Составител Техред А. Тираж 887 НИИПИ Государстве по делам изобрет 35, Москва, Ж - 35 ППП Патент, г.5нических перемещений перемещается в плоскости расположения отражателей перпендикулярно направлению прихода отраженных сигналов, при этом фиксируются положения двух максимумов интерференционных полос по максимальным показаниям милли- вольтметра 18, на который подается выходной сигнал линейного детектора 12. После этого фотодетектор 6 устанавливается в максимуме интерференционной полосы, а фотодетектор 7 с помощью блока 17 механических перемещений смещается относи тельно максимума интерференционной полосы на расстояние, равное одной четверти расстояния между максимумами интерференционных,полос.Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает возможность дистанционного определения коэффициента прозрачности малых участков оптической среды, требует значительно меньших затрат, так как не требует мощных источников излучения и реализуется с помощью аппара туры малых размеров удобной в эксплуатации.формула изобретенияСпособ определения прозрачности оптической среды путем излучения в исследуе 25 6мый участок среды модулированного светового сигнала, приема отраженных отражателями сигналов и преобразования их в электрические сигналы, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, излучают монохроматический сигнал, модулируют его по гармоническому закону с частотой, кратной частному от деления скорости распространения излучения на длину исследуемого участка, создают интерференционную картину при взаимодействии сигналов, отраженных установленными на границах исследуемого участка отражателями, выделяют в максимуме интерференционной полосы и в средней точке между максимумом и минимумом интерференционной полосы первые гармоники частоты модуляции и по отношению амплитуд соответствующих им электрических сйгналов судят об исследуемом параметре. Источники информации,принятые во .внимание при экспертизе/Бойкас Корректор Ю, МПодписноенного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4