Способ определения прозрачности оптической среды

- ь,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯй АВ 10 РСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения пОптика" СО АН СССР и Институт оптики атмосферы СО АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 958927, кл. С 01 Б 21/53, 1982.Авторское свидетельство СССР В 1318862, кл. С 01 Ю 21/53, 1986.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ(57) Изобретение относится к оптичес"ким измерениям. Цель изобретения -повышение точности измерений прозрачности в быстроменяющейся оптической среде. Это достигается посылкой висследуемый участок среды световогосигнала в виде последовательностиимпульсов с периодом, равным частномуот деления четырех длин исследуемогоучастка на скорость распространенияизлучения в среде; с одинаковой длительностью, меньшей или равной половине периода посылки световых импуль"сов; с одинаковыми амплитудой и формой приема сигналов, отраженных установленными на границах измеряемогоучастка среды отражателями. Световыесигналы преобразуют в электрические,разделяют электрические сигналы, соответствующие оптическим сигналам откаждого отражателя, интегрируют каждый из выделенных сигналов с заданным временем, а искомый параметр определяют по отношению проинтегриро-ванных сигналов. 2 ил.Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано для измерения прозрачности воды, атмосферы и других жидких и газообразных оптических сред.Целью изобретения является увеличение точности измерений прозрачности в быстроменяющейся оптической среде10Когда в исследуемую среду, находящуюся между двумя отражателями, посылается световой сигнал в виде последовательности импульсов с периодом, равным 4 Ь/С, где Ь - длина исследуе мого участка, С - скорость распространения света в исследуемой среде, с равной длительностью, не превышающей половины периода посылки импульсов, с равными амплитудой и формой,то сиг налы отражения от первого и второго отражателей поступают на вход фотоприемника сдвинутыми во времени на величину 2 Ь/С, равную нечетному количеству полупериодов посылки импуль сов (фиг,1). Таким образом, для сигнала на входе фотоприемника можно записатьА 1 о+ТАа 1 о (г.2 Ь где 1 - Функция, характеризующаяизменение интенсивности 30 импульса от первого отражателя;35А., А - коэффициенты отражениясоответственно первого ивторого отражателей;Т - коэффициент ослабленияизлучения при двухкратном прохождении сигналачерез исследуемый участокоптической среды.При этом посылаемый сигнал можетменяться от импульса к импульсу за 45счет нестабильности импульса, чтонеблагоприятно сказывается на точности измерения. Эту погрешность можноучесть путем измерения полной энергии посылаемого сигнала или части ееоА,1(е)йс,ьогде- время, не превышающее длительность импульса,55Принимаемый сигнал отражения второго отражателя искажен за счет неоднородностей в быстроменяющейся оптической среде и повысить точность его измерения можно путем измерения егополной энергии либо части ееут2 ЬА 1 1 (с - - )с 1 с.ао1Зная энергии импульсов, отраженных первым и вторым отражателями,по их отношению можно определитьпрозрачность Т оптической средыЦА,т (с- -,-)йГТА1 о "оИзменяя время интегрирования ьот О до времени, равного длительности импульса излучения, и беря отношения проинтегрированных сигналовуможно определить прозрачность оптической среды.На Фиг. показаны оптические сигналы, поступающие на вход фотоприемника; на фиг.2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способУстройство (фиг.2) содержит источник 1 излучения (например светодиод АЛ 310), к входу которого подключен задающий генератор 2, размещенные на границах исследуемого участка среды отражатели 3 и 4, установленный на пути отраженного излученияфотодетектор 5 (например, ФЭУ-3),к выходу которого подключен электронный коммутатор 6 (выполненный, например, на микросхеме КР 58 ОКН 8 А). Квыходам электронного коммутатора 6подключены входы интеграторов 7 и 8(выполненных, например, на микросхемах серии К 540 Д 2), управляемыелинией 9 задержки. Выходы интеграторов 7 и 8 соединены с входами блока10 деления, выход которого соединенс входом регистрирующего устройства11,Устройство работает следующим образом.Излучение источника 1 формируетсязадающим генератором 2 и направляется на установленные на границах исследуемого участка оптической средыотражатели.Пусть амплитуда посылаемых импульсов меняется по закону 1=81 пий для 0ы 111 1=0для Т с,С2 й где Я - частота.14048Отраженные отражателями 3 и 4 им-. пульсы принимаются фотодетектором 5, преобразуются в электрические сигналы, которые, благодаря временному сдвигу между ними, разделяются электронным коммутатором 6 при поступлении на последний управляющего сигнала с выхода генератора 2. Электрические сигналы, соответствующие оп тическим сигналам отражения первого отражателя, поступают на интегратор опорного канала, а электрические сигналы, соответствующие оптическим сигналам отражения второго отражателя - 15 на интегратор 8 измерительного канала, с выхода которых сигналы поступают в блок 1 О деления, в котором вырабатывается сигнал, пропорциональный величине прозрачности. Время интегри рования задается оператором перед началом измерений через регулируемую линию 9 задержки.0 величине потерь оптического излучения в исследуемой среде судят но величине отношения проинтегрированных сигналов, изменяя время интегрирования от 0 до времени, равного длительности импульса излучения. Предлагаемый способ позволяет более точно опре-З 0 делить прозрачность в быстроменяющейся оптической среде и определить время ее изменения вплоть до времени прохождения излучения через исследуемый объем за счет того, что исключа- З 5 ется необходимость дополнительных зат. рат времени на выделение первой и второй гармоник частоты посылки импульсов, а устройство, реализующее предложенный способ, по сравнению с 40 известными не требует применения блоков выделения гермоник частоты посыл- ки импульсов,полосовых усилителей и детекторов с различными коэффициентами передачи для выравнивания коэффициен 374тов усиления. При реализации предлагаемого способа используются два идентичных интегратора, что гораздо проще при настройке и эксплуатации,Устройство реализуется аппаратурой с малыми весогабаритными и энергетическими характеристиками.Предлагаемый способ может быть использован для исследования прозрачности оптической среды при воздействии на нее химических реагентов или, электромагнитных волн с высокими плотностями энергий.7Формула изобретенияСпособ определения прозрачности оптической среды путем излучения в исследуемый участок оптической среды светового сигнала в виде последовательности импульсов с периодом следования, равным частному от деления учетверенной длины исследуемого участка на скорость распространения излучения в среде, с равной длительностью не превышающей половину периода следования импульсов, с равными амплитудой и формой приема сигналов, отраженных от границ исследуемого участка отражателями, и преобразования их в электрические сигналы, по которым судят о прозрачности оптической среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в быстроменяющейся оптической среде, разделяют электрические сигналы, соответствующие оптическим сигналам отражения от первого и второго отражателей, интегрируют каждый из выделенных сигналов с временем интегрирования, которое изменяют от нуля до длительности импульса излученйя, а о прозрачности оптической среды судят по отношению проинтегрированных сигналов.1404837 Сос тавит ель Техред Л.Се.Калечицюкова К ектор А,Обруча Редактор Г.Волков каз 3090/42 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 499 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Подписноо комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/5