Способ измерения оптических характеристик рассеивающих сред

,БО 187 21 ЛЬ 1 а 0 1 й. ЫК 1 НИ ЬГ 1101 Е А ТЕЛЬСТВУ ол. Р 40виационныи м нститут 8)видетельст 01 1 1/00, детельсгво 01 Ы 1/00,СССР971.ССР980. опреИэобретени я к оптико-фи ожет быть истно еским измерениям льзова Цел е т во ности изасветк аничееских ии насей изл хе На ч с гройсгй и эующег о пр едлага соб. ГОСУДАРСТ 8 ЕНКЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ ИЗГ 1 ЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХХАРАКТЕРИСТИК РАССЕИВАИЦИХ СРЕД(57) Способ измерения оптических характеристик рассеивающих сред относится к области оптико-физических измерений. Цель изобретения - повышениеточности измерений при наличии фоновой засветки и инструменгальных ограничений на точность юсгировки оптических осей излучателя и приемника. для контроля уровня аэ оольных загрязнений, в оптической лации и теде изобретения - повышен мерений при наличии ф и инструментальных о очность юстировки опт учателя и приемника, ртеже изображена блок Способ заключается в предварительномизмерении уровня фоновой засветки исмеси сигнала и фона при фиксированнозначении угла поля зрения приемника,вычислении промежуточного параметра,характеризующего фоновую погрешностьизмерения, вычислении оптимальногозначения угла поля зрения. На основерешения приведенного в Формуле уравнения, устанавливают угол поля зренияравным оптимальному, и в дальнейшемосуществляют излучение оптическогосигнала, прием и преобразование рас"сеянного оптического сигнала в электрический и вычисление искомых оптических характеристик, Благодаря проведению последовательности предварительных операций по определению оптимального значения угла поля зрениятической системы удается минимизировать относительную погрешность измений. 1 ил. Устройство содержит блок 1 управления, блок 2 Формирования регулируе" мой задержки, блок 3 распределителя импульсов, оптическую систему приемника 4, фотоприемник 5, стробируемый усилитель 6, запоминающее устройство 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, вычислигель 9, излучатель 10, фотоприемник 11 опорного канала, электронный счетчик 12, генератор 13 гактовых импульсов, электромеханичес" кий привод 14 и регистратор 15Способ осущеслэюг следунгщим обря эол.В ох д:ол состояли при фкорояпх 3 деях дальОсте ои 3.)у ателя и премникя до центра визируемого обэ ем сседуеыой среды Ки Б угловой расходилосп излучения Ои величине углового поля зрения прием - ника О, осуществляегся измерение 10 уровня поступающей фоновой засветки. Для этого сигналом с блока 1 управления запускается блок 2 формирования регулируемой задержки, который осушествляег временную расстановку управляющих сигналов. С его выхода сигнал по - ступает а вход блока 3 распределителя импульсоп, также управляемого командами с блока 1, Распределитель импульсов (делультиплексор, селек;ор) 20 направляег входные сигналы по адг.есам, поступаюцим на его управляющие . ходы. Фоновая зясетка через оптическ" систему прпеика 4 поступает на ,;оприелппк 5, преобразуется в элекгри ческий сигнал и посгупает на стробируемый усилитель 6. При поступлении на его управляющий вход стробируюг,его импульса с блока 3 на выходе усилителя 6 появится импульс, амплитуда которого пропорциональна интенсивности фона. В зяполпнающел усгройстве 7, включающим в себя пиковый детекгор, операционный усилитель с высоким входным сопротивлением и сбросовый ключ,35 зто", импульс расширяется до необходимой для работы последующих устройств величины, преобразуется в цифровую форму в АПП 8 и подяегся в вычисли- гель 9. Сброс запоминающего ус гройс ва 7 и запуск АЦП 8 производится импульсами с блока 3 распределения импульсов. Затем шпульсом с блока 3 распре 45 делителя запускаегся излучатель 10, который генерирует оптический импульс. Часть рассеянного исследуемой средой излучения посгупит через опгическую систему приемника 4 на фооприем 50 ник 5 и усилитель 6, с выхода которого электрический сигнал, несущий ин - формацию о рассеивающих свойствах среды, через запоминающее устройство 7 и АЦП 8 подается в вычислитель 9. Временное положение и ширина строба с55 блока 3 на усилитель б выбираюгся так, чтобы рассеянный средой сигнал оказноя внутри сгробя. В момент излучения оптического сигналя выходным импульсом фотоприемника 11 опорного канала, на которьй огводится часть зондирующего излучения, запускается электронный счетчик 12. На его счетный вход подаюгся тактовые импульсы с генератора 13 тактовых импульсов, который осуществляет синхронизацию блоков 1-3 и АЦП 8 устройства. Сигналом с выхода фогоприемника 5, задержанным относигельно импульса фотоприемника 11 опорного канала на время прохождения световым сигналом расстояния от иэлучатепя через исследуемый объем до приемника, счетчик прекращает счет импульсов, и его выходной код, соответствующий измеряемой дальности, подается в вычислитель 9.При известном расстоянии (базе) Ь между излучателем и приемником и выбранном угле рассеяния по измеренной величине К " К + К можно легкооопределить расстояния К и К . Послеоэ гого вычисляется параметрР(6 ) 6-(Кобой, В,) .У -Р И,) - Ри(а)Вгде Р 4,(0, ) и Р. (6,) - измеряемые значения принятых фонового и суммарногосигналов при фиксированном значенииИ, - угла поля зрения приемной системы,К К, - расстояния от излучателя иприемника до центра визируемого объема,6 - расходимость пучка излучения.Затем решается уравнение-Я. - Збс Я - 18 сОП + Зс(й-э О 63 й3г 3 - 0 6 ф где Я = 0;= (К,В,(К,);с = 9 тП:- допустимая угловая погрешность юстировки (этот параметр характеризует инсгрументальную точность оптико-механической системы конкретного устройства). Решение этого уравнения позволяет определить оптимальное значение угла ноля зрения 0 = 6 О , минимизирующее огносигельную погрешность измерений.30 Ф о р м ул а сО Ь с 5 15107 Сигнал регулирования с выхода вычислителя 9 подается ца элекгромеханический привод 14, с помощью когорого угловое поле зрения оптической системы5 приемника 4 выставляется равным оптимальному 9 . Это можно сделагь, например изменением диаметра отверстия диафрагмы поля зрения приемной оптики (использовав, к примеру, ирисовую 10 диафрагму), которая устанавливается обычно в фокальной плоскости объекгива. Отметим, что после вычисления 8 возможна и ручная установка оптимального угла поля зрения приемной систе мы аДале е п о сиг налу, п ер еда иному ч ерез блоки 1-3, излучатель 10 генерирует оптический импульс, рассеянное средой излучение принимается, измеряет О ся и подается в вычислитель 9 для вычисления искомой оптической характеристики (например, коэффициента рассеяния) по известным методикам. Результат вычислений выдается на регистратор 15.Использование предлагаемого способа измерения оптических характеристик рассеивающих сред обеспечивает по сравнению с существующими способами 30 повышение точности измерений при работе в реальных условиях, т.е. при наличии интенсивной фоновой засветки и при неизбежности ицструмецгальцых ограничений на точность юсгиравки оптических осец излучателя и приемника.Оценим выигрыш в точносги измерений коэффициента рассеяния для конкретных условий. Пусть допустимая иц струментальная ошибка юсгировки = 32 10 рад, спектральная яркость фона дневного неба В= 1 ОВт/мА стер (среднее значение для средних широт). Тогда согласно способу получим оптимапьное значение 0 =2,5 мрад, погрешность с= 7 Е. При усгановке неоптимальных значений И, например 1 и 6 мрад, относительная погрешность существенно вьппе У= 257 т.е. налицо 50 выигрьпп в точности измерений приблизительно в 3,5 раза. изобретения Способ измерения оптических характерис гик рассеивающих сред, заключающийся в том, что направляют в среду электромагнитное излучение, принимают рассеянное излучение, преобразуют рассеянное излучение в электрический сигнал и вычисляют искомые оптические характеристики, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений при наличии фоновой засветки и инструментальных ограничений на точность юстировки, предварительно определяют оптимальное значение угла поля зрения, для чего до направления электромагнитного излучения фиксируют значение угла 6, поля зрения приемной сисгемы, измеряют сигналы Р," (6,) фоновой засветки, направляют в среду электромагнигное излучение, идентичное применяемому при измерениях, иэмеряюг сигнал Р (0,) суммы рассеянного и фонового сигнала, определяют расстояние К и К, соответственно от излучателя и от приемника излучения до центра измеряемого объема среды и расходимосгь Р, пучка излучения, вычисляют параметр определяют оптимальное значение углаполя зрения 0 из уравнения Я --- Я - ЗЬсЯз - 18 сЯР + ЗсЯ Я -О3где Я =6;О = (К,6,/к,) ;с = 9 у 4/у 2.- допустимая абсолютная угловаяошибка юстировки, и устанавливают угол поля зрения приемной системы, равным оптимальному.Заказ 6601/49 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5