Способ определения прозрачности оптической среды

"Р. САН БРЕТЕ АВТОРСКОМУ Оптики аттельство СССР1/00, 1970.ьство СССР21/47, 1982.ИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ ности воды, ат их и газообраз Целью изобрете ОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИИ(71) Специальное конструкторскоебюро научного приборостроенияка" СО АН СССР и Институт оптимосферы СО АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ(57) Изобретение относится к областчизмерений и может быть использованодля измерения прозрачмосферы и других жидкных оптических сред. ния является повышение точности измерений, Это достигается посылкой висследуемый участок срецы световогосигнала в виде последовательностиимпульсов с периодом посылки, равнымчастному от деления четырех длин исследуемого участка на скорость распространения излучения в среде, содинаковой длительностью, меньшей илравной половине периода посылки световых импульсов, с одинаковыми ам.плитудой и формой, приемом отраженных установленными на границах измеряемого участка среды отражателямисветовых сигналов, преобразованиемих в электрические сигналы, выделением первой и второй гармоник частотпосылки световых импульсов и определением искомого параметра по отношению разности амплитуд второй и первогармоник к их сумме. 1 ил .3188 б 2 тогда 20 иСИ=21. 25 2(А+АТ) 1 а А фАг Изобретение относится к областиизмерений и может быть использованодля измерения прозрачности воды, атмосферы и других жидких и газообраз"ных оптических сред.Цель изобретения - повышение точности измерения прозрачности оптической среды.Сущность способа заключается вследующем,Световой сигнал излучается в направлении двух отражателей, установленных на границах участка оптической среды, на котором предстоить определить коэффициент прозрачности, ввиде последовательности импульсоводинаковой Длительности, амплитуды иформы. При этом длительность импульсов,излучения выбирается меньшей или равной половине периода посылки импульсов, а период посылки - равнымчастному от деления учетвереннойдлины исследуемого участка на скорость распространения излучения висследуемой среде. Тогда на вход приемника сигналы, отраженные отражателями, поступают сдвинутыми во временидруг относительно друга на величину2 Е/С, равную нечетному количествуполупериодов посылки импульсов. Поэтому на входе приемника будет суммаинтенсивностей сигналов, отраженныхобеими отражателями, которую можнозаписатьА 11 о + ТАг 1 о( ) ф2 БАгде 1 ( ) - функция, хар акт ериз ующая изменение во времениинтенсивности посылаемой последовательности импульсов около первого отражателя;коэффициент отражения первого и второго отражателей;коэффициент ослабления излучения при двухкратном прохождении сигнала через исследуемый участок оптической среды, связанный с коэффициентом прозрачности Я соотношением Т = (1 - Т); длина исследуемого участка среды;скорость распространения излучения в исследуемой среде;время. 2Так как длительность излучаемых импульсов одинакова и не превышает половину периода их следования и все они имеют одинаковую амплитуду и форму, то функцию, характеризующую изменение во времени интенсивности около первого отражателя, можно представить в виде 1 а, 21,10 1 (с) = -ш +а созКа Я- к Ф к=121. 1 а, 21 21.1, ( -- ) = -;, - + -- асозКсо( - )Ск: где 1 - максимальная амплитуда интенсивности посыпаемого импульса; ак - коэффициент разложения Фурье; К = О, 1,2,3;+2 1Отсюда для амплитуды д первойгармоники на выходе квадратичногоприемника 2(А,-А,Т)1 а40 для второй гармоники амплитуда Таким образом, измеряя амплитудыпервой и второй гармоник принятогосуммарного сигнала, для определенияпрозрачности оптической среды достаточно образовать их соотношения или 50 отношение разности к сумме. Последнееотношение более предпочтительно, таккак в устройствах, реализующих предлагаемый способ, всегда при калибровке можно уравнять коэффициентыотражения А, = А , а коэффициент передачи при измерении первой гармоники выбрать в а/а, раз меньше, чемпри измерении амплитуды второй гармоники.1318862 В этом случае Т = т. -1 + 12а,хгде 5агьса = Г созКАРМС,огде Р - нормированная к максимуму 10о1 огибающая интенсивности излучаемых импульсов.На чертеже показана блок-схемаустройства, реализующего предлагаемыйспособ, 15Устройство содержит источник 1излучения (например, светодиод илисветодиодная матрица), к входу которого подключен задающий генератор 2,отражатели 3 и 4, установленные на 20.границах исследуемого участка среды,фотодетектор 5 (например, ФЭУ или фотодиод), установленный на пути отраженного излучения, к выходу которогоподключены фильтры первой 6 и второй 257 гармоник, каждый из которых соединен с соответствующим полосовымусилителем 8, 9, к которым подсоединены детекторы 10 и 11. Выходы детекторов соединены с входами блока 12 30вычитания и блока 13 суммирования,выходы которых соединены с входами блока 14 деления, сигнал с которого подается на регистратор (не показан).35Устройство работает следующимобразом,Излучение источника 1 формируется задающим генератором 2, например,по закону 40.1 = зпю 1 для 04 ИСАА,Л =0 дляТсий с 2и направляется на отражатели 3 и 4,установленные на границах исследуемого участка среды. 45 4Отраженное отражателями 3 и 4 излучение принимается фотодетектором 5 и преобразуется в электрические сигналы. Электрические сигналь 1 поступают на фильтр 6, выделяющий первую гармонику, и фильтр 7, выделяющий вторую гармонику. Сигналы с фильтров 6 и 7 поступают на полосовые усилители 8 и 9, а затем на амплитудные детекторы 10 и 11. С выходов детекторов сигналы поступают нь блоки вычитания 12 и суммирования 13. С блоков вычитания 12 и суммирования 13 сигналы поступают на блок 14 деления, в котором вырабатывается сигнал, пропорциональный величине прозрачности среды на участке между отражателями. Формула изобретения Способ определения прозрачности оптической среды путем излучения в исследуемый участок среды светового сигнала, приема сигналов, отраженных от границ исследуемого участка отражателями, и преобразования их в электрические сигналы, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что,с целью увеличения точности измерений, световой сигнал излучают в виде последовательности импульсов с периодом посылки, равным частному от деления учетверенной длины исследуемого участка на скорость распространения излучения в среде, с равной длительностью, не превышающей половину периода посылки импульсов, и с равными амплитудой и формой, вьщеляют из принятых и пре- образованных в электрические сигналов первую и вторую гармоники частоты посылки световых импульсов и по отношению разности величин амплитуд второй и первой гармоник к их сумме судят об искомом параметре.1318862 Составитель С. НепомнящаяТехред В. Кадар Корректор,В, Бутяга Редактор С,Пекарь Подписное Заказ 2501/35 Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5