Способ определения прозрачности атмосферы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки Ь осударстеенный намет Совета Министрав ССС па делам изобретений и пткрытий) Опубликовано 25,08.76,Бюллетень 315) Дата опубликования описания 04,11,76 53) УДК 5. К. Кругло Авторзобретеии Ордена Труцэвэгэ Краснэгэ Зна: енпГлавная геофизическая эбсерватэрия пм. А, И, Ээейкэва(71) Заявит ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИД ПРОЗРАЧНОСТИ АТМЕ сРЕР Б 4 вания, судят об изтрезок трассы зонди теряемом параметре На чертеже изобр устройства, реализуюз. пособ.ена блок-схе его предлагаемыи грача с рои. я ле вречается в сле игнал льной формььких десятизмер или горимой исянной атИзобретение касается измерения оптическиххарактеристик атмосферы и предназначено дляопределения прозрачности атмосферы в интересах метеорологического обеспеченияавиации.Известные способы определения прозрачности атмосферы путем облучения исследуемой трассы импульсным источником света с квазинепрерывным режимом излучения,пространственновременной селекции эхосигналов и их накопления 11, И , (.33 требуют высокой мошности излучения ввидунедостаточной помехоустойчивости,Бель изобретения - уменьшение требуемой мощности излучения,Для этого по предлагаемому способуполучаемые в процессе накопления суммарные значения эхо - сигналов от рассеивающих слоев, накапливают дважды до и послемомента окончания излучения светового импульса и по полученному таким образом интегральному значению эхо-сигналов, накопленных за время, равное длительностисветового импульса от каждого из рассеиваюших слоев, составляющих исследуемыйстроиство содержит излучатель светвых импульсов 1, обьект измерения 2,фприемник 3, ,блок синхронизации 4, интетор 5 для формирования опорного сигнаделителем напряженич 6, вычитаюшее уство 7, интегратор 8 для формированиясравнеептя, интегратор 9 для формированиизмерительного сигнала с нелинейным эментом 10, схему сравнения 11, блокэкстремального регулирования 12, блокмени 13, схему запрета 14,Предлагаемый способ заклюдующем,От излучателя 1 зондирующий свиде импульсов света прямоугодлительностью порядка несколков микросекунд направляют в зонуния прозрачности вдоль наклоннойзонтальной трассы. Часть излучае 25 точником лучистой энергии расс(Х)ЙХК С С - опорный сигнал; При этом 1 ( ) - ) 3 В 0,1 С.ля импульса света достаточно большойдлительности, когда обеспечивается условие С аА1, выражения для участков 50 огибающей сигнала обратного рассеякияприусловии, что в оптическом тракте устройства предусмотрена компенсация на квадрат расстояния, будут иметь вид монотонно нарастающей ( для 11 ) и монотонноспадающейдлч 1 ) кривой-саТИ-х)2 мАкс мосферой, отводят на фотоприемник 3 и используют ее для формирования опорного сигнала Э измерительного сигналаи и сигнала сравнения с . Б оптическом тракте; включающем излучатель 1, фотоприемник 3 и обьект измерения 2, предусмотрена компенсация сигнала на квадрат расстояния, Часть энергии разряда накопительного элемента в излучателе 1 направляют в блок синхронизации 4 и используют ее10 для определения времени запаздывания эхосигнала. С помощью интегратора 5 определяют величину опорного сигнала как площадь под огибающей эхо-с:игнала на интервале времени,. равном удвоенной длительности 15 светового импульса 2 Г, отсчитывая этот интервал в блоке 4 от момента начала излучения, Полученную таким образом величину в виде электрического сигнала направл 5 пот через делитель напряжения 6 на один у из входов вычитающего устройства 7, другой вход которого подключают к выходу фотоприемника 3 после момента окончания излучения светового импульса. Сигнал с выхода вычитающего устройства 7 подают на Ы интегратор 8 непосредственно, а на интегратор 9 - через нелинейный элемент 10, например полупроводниковый диод. С помощью интегратора 8 и вычитающего устрой" ства 7 определяют разность площадей, од на из которых ограничена участком огибающей эхо-сигнала на интервале времени отсчитанном от момента окончания излучения и нулевым уровнем, а другая предстаьляет собой площадь прамоугольника с осно ванием и высотой, равной уровшо сигнала 2:) ,кс,поступающему на вход вычитающего устройства 7 от делителя 6, Определенную таким образом величину используют в качестве сигнала сравнения Эс С помощью 40 интегратора 9 определяют площадь под у частком огибающей эхо-сигнала, расположенным над уровнем Э,А на интервале времени Г отсчитывая э от интервал после момента окончания излучения. Определенную таким образом величину используют в качестве измерительного сигнала Э Разность между измерительным сигналом и сигналом сравнения Э -3 , полученную на выходе схемы сравнения 11, используют для управления блоком экстремального регулирования 12, который, в свою очередь, управляет блоком времени 13, на выходе которого, в зависимости от управляющего напряжения блока 12, формируется интервал времени с для управления работой интегратора 8. Величину, пропорциональнуюподают одновременно на схему запрета 14. которая подключает этот сигнал на выход устройства в случае, если уровень 60 4сигнала поступающего на схему запрета от схемы сравнения 11, равен нулю. Сигнал, полученный на выходе схемы запрета 14, используют в качестве величины, прямо пропорциональной значению метесрологической дальности видимости на исследуемом участке трассы зондирования.Наличие блока экстремального регулирования в схеме устройства для определения прозрачности по предлагаемому способуобьясняется следующим.Сигнал рассогласования в виде разности 3 - 3 можно представить следующим образом .2 С1Э - Э = - Г 1 (Х)-3 33 Хи с С ( МАКС 7 Игде Л = -1,(х)йх+ х (хЦх 1 2 Г 273 = -(х)дх-) З 3 х 1 - измерительныйгМАКСсигнал .)- сигнал сращ.С 12 мдксС1(х) - огибавшая сигнала на интервалевремени ( от момента началаизлучения;-2Х) - огибающая сигнала на интервалевремени Т от момента окончанияизлучеки;- постоянный коэффициент, меньше 1;- интервал времени пропорционажный толпине исследуемого участкатрассы зондирования2где С - скорость света;ункция ему эначе астка трас циональная сре сследуемого уч 1 эондитаров 25 й сигнал пре ляют в мерите иде 30 1 - искомое значени параметра Ь,выражение дляимея в виду, что етом этого пиш рассогласова д 1: сиги дЭ =в ГмдЭ Следовательно,в виде функции разимеет экстремумров Г искомомурого справедливо лу 5Используя полученное ранее вьражение для Эи учитывая условие СХ-" 1,можно записать=Э1 МАКС 2 МАКС МАКС ПЛАКССуммируя измерительный сигнал и сигнал сравнения с функцией1 (.- (1 (х)дх,Г 3 1о предсталяют сигнал рассогласования в виде разности функцийЬЭ=Э - Э =Э - Э,и с Т1где с сЭ: - 1 (х)дх+ Г 1 (х)-) Э 13 х2 МАКСО Сфункция о параметру 1;Тй1х+ - 1 х)дх - ) Э Акс 1 Т+С1 (х)дх 1 (х)дх )Э 1 1 ЭССгде 1 = гс значение показателя ослпения на участке трассы ъ сигнал рассогласования ности сигналов Эк Эс при равенстве параметзначению с, для к авенство) =ехр-С Т 1").Выполняют оценкт методической погреш-, ности измерений, Иэ выражения 1=ехр(-Сь.,") следует, чтоЫ = -) 1где знаком д обозначены относительные погрешности определения соответствукнцих элементов. Очевидно, что погрешность д 1 как погрешность делителя напряжения может быть достаточно малой, Поэтому можно считать, что РА. = - с 81= - о 1. Из выражения для сигнала рассогласования следует 2 д Э),) Э Е" потому что согласно выражению для сигнала ЭЭ 1.С 1 1)Эмдкс а в момент отсчета :. Раскрывая еще раз выражение для спользуясь зависимостью дс.=-Ре =-1 е В частном случае при ): -1имеют де Е - основание натуральных логари Иэ последнего выражения видно, что погрешность измерения по предлагаемому способу определяется не мгновенным, аге+ средненным на интервале времениС значением сигнала Э от исследуемогою+ участка трассы зондирования Е Этим определяется высокая помехоустойчивость предлагаемого способа измерения. Достоинством способа является также линейнаяа%связь выходной величины с с измеряемым паюаметром - метеорологической дальностью видимости. мула изобретения Способ определения прозрачности атмосферы путем облучения исследуемой трассы импульсньм источником света с квазинепрерывным режимом излучения, пространственно - временной селекции эхо-сигналов и их накопления, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения требуемой мощности излучения, получаемые в процессе накопления суммарные значения эхо-сигналов от рассеивающих слоев, накапливают дважды до и после момента окончания изимпульса и по полученм интегральному значенакопленных за время, ти светового импульса сеиваюших слоев, составмый отрезок трассы зондиизмеряемом параметре,чения световогоному таким образо нию эхо-сигналов,равное длительнос от каждого из рас ляюших исследуе рования, судят об525869 Составитель В, МаркеловРедактор Т. Иванова Техред Г. Родак Корректор й. Мельниченко аказ 5136/488 Тираж 1029 Подписное ЦКИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7Источники информации, принятыи во внимание при экспертизв;.21, Авт, свид. М 300861, М.кл. (л 01 М 1/00 от 20, 1 1. 1 96 9 г. 82, Авт, свид, Мо 317023, М.кл. б 01 М21/00 от 21. 08. 1969 г. (прототип).23, Авт. свид. Ло 890401, М,кл. б 019/1/00; 601 Й 21/26 от 01, 11 1971 г.