Устройство для измерения прозрачности атмосферы

(51) С 01 Л 1/ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ДЕОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "ельство СССР(71) Научно-исследовательский институт приборостроения Государственногокомитета СССР по гидрометеорологиии контролю природной среды(56) 1, Н.Нопн 1 гЬ, С.Ргев 1 е. Эейегпапаг 1 оп оЕ СЬе агвоврЬег 1 с ехсцсСюпсоеНдсдепй Ьу веавцгевепс ой й 1 вгапг сопггавгв. - Арр 1. орг., 1978,Ю 9, чо 1. 17,2. Авторское свидетУ 763694, кл. С 01 Л 1(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ, содержащеепоследовательно установленные объектив, расположенные в его фокальнойплоскости две полевые диафрагмы дляфотометрирования объекта и фона соответственно, модулятор, фотоприемник с усилителем, соединенный с логическим вычислительным устройством, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабженорасположенной в фокальной плоскостиобъектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта,коммутатором, установленным эа основными .и дополнительной диафрагмамидля фотометрирования объектов передмодулятором, формирователем импульсов управления, синхронным интегратором и счетчиком-дешифратором, приэтом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором,а его выход соединен с входами синхронного интегратора и счетчика-дешифратора, синхронный интеграторвключен между фотоприемником с усилителем и логическим вычислительнымустройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логического вычислительного устройства.1 11 б 31Изобретение относится к оптическим средствам измерения, предназначено для определения прозрачностиатмосферы в полевых условиях и может использоваться для определенияконтраста между удаленными объектамии фоном,Известно устройство для определения прозрачности атмосферы путем фотометрирования контраста удаленного 1 Очерного тела на фоне дымки у горизонта, которое состоит из фотометрируемого черного тела, фотоприемного блока, содержащего объектив, фотоприемник и плоскопараллельную пластину 15для отклонения оптической оси фотоприемного блока при поочередном наведении на черное тело и фон 1 Ц .Данное устройство имеет существенные погрешности, связанные с влиянием паразитной составляющей освещенности чувствительной площадки фотоприемника в результате рассеянияпостороннего света в оптической системе устройства. 2Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения прозрачностиатмосферы, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости двеполевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответственно,модулятор, фотоприемник с усилителем,связанный с логическим вычислительным устройством 2 .3Яркостный контраст между объектоми фоном вычисляется по формулеьВ.К- .ю40 где ЬВ - разность яркостей объектаи фонафВ - большая яркость.1Прозрачность атмосферы определяется по формуле гКогде 11 - истинное (не искаженное)значение контраста междуобъектом и фоном.Данное устройство не обеспечивает достаточной точности определения контраста, следовательно, и проэрач- Я ности атмосферы, так как в нем не устраняется влияние на результат измерения погрешности, связанной с 57 2наличием паразитной яркости 3 Ь обусловленной рассеянием посторонне" го света на оптических деталях и элементах конструкции, которая при измерении разности яркостей фона и объекта (В -В) исключается, но проявляет себя при измерении каждой из этих яркостей, т.евходит в знаменатель приведенной выше формулы, которая принимает видЬВКВ,+3 В Цель изобретения - повышение точности определения прозрачности атмосферы.Для достижения указанной цели устройство, содержащее последовательно установленные объектив, расположенные в его фокальной плоскости две полевые диафрагмы для фотометрирования объекта и фона соответствен" но, модулятор, фотоприемник с усилителем, связанный с логическим вычислительным устройством, снабжено расположенной в фокальной плоскости объектива дополнительной полевой диафрагмой для фотометрирования второго фотометрически подобного объекта, коммутатором, установленным за основными и дополнительной диафрагмами для фотометрирования объектов перед модулятором, формирователем импульсов управления, синхронным интегратором и счетчиком-дешифратором, при этом формирователь импульсов управления синхронизирован с модулятором, а его выход соединен с входами синхронного интегратора и счетчика-дещифратора, синхронный интегратор включен между фотоприемником с усилителем и логическим вычислительным устройством, а выходы счетчика-дешифратора соединены с входами коммутатора, синхронного интегратора и логического вычислительного устройства.1На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для определения прозрачности атмосферы, на фиг.2- разрез А-А на фиг,1.Устройство содержит объектив 1, три полевые диафрагмы 2-4, расположенные в фокальной плоскости объектива, на которых формируется изображение соответственно фотометрически подобных объектов и фона, коммутатор 5, установленный эа диафрагмами и перекрывающий диафрагму 2 или 3, модулятор 6, перекрывающий диафрагму4 или диафрагмы 2 и 3, формирователь 7 импульсов управления (ФИУ), синхронизированный с модулятором 6 и вырабатывающим сигнал управления - условной "0" при открытой диафрагме 4 или условную "1" при открытых диафрагмах2 или 3, фотоприемник с усилителем8,воспринимающий световой поток отфона яркостью В через диафрагму 4или от объектов яркостью В или В 0соответственно через диафрагмы 2 или 10 3 и преобразующий его в электрический сигнал, усиливаемый усилителем, служащий для оптимизации отношения сигнал/шум синхронный интегратор 9, управляемый импульсами с ФИУ 7 и со счетчика-дешифратора 10, который в свою очередь управляется импульсами ляет такжепереключением коммутатора5 каналов), логическое вычислительное устройство 11 с двумя аналоговыми ключами на входе, подключающими к выходу синхронного интегратора9 аналоговые запоминающие устройства, входящие в состав устройства11, соответствующие тому каналу,где содержится информация о разности(В -В 1) или (В -В,). Выходы аналоговых запоминающих устройств,соединены с входом решающего устройства,Наличие в логическом вычислительномустройстве двух аналоговых ключей,управляемых с того же счетчика-дешифратора, что и синхронный интегратор и коммутатор каналов позволяетс помощью одного интегратора записывать информацию о разности яркостей(В, -В, ) и (В-В ) в двух запоминающйх устройствах,Устройство работает следующим образом. 30 35 При определении прозрачности атмо 45 сферы осуществляется фотометрирование двух столбов атмосферы: длинойЬ 1 - между объективом и объектом и длиной Ь - между, объективом и вторым объектом. Объектив 1 формирует изображение объектов и фона в своей фо 50 кальной плоскости, в которой находятся три полевые диафрагмы 2-4. Изображение первого объекта формируется на диафрагме 2, изображение второгообъекта - на диафрагме 3, а изображение фона (дымки у горизонта) надиафрагме 4, При этом коммутатор 5.каналов находится в одном из положе 55 с ФИУ 7 (счетчик-дешифратор 10 управ ний, когда остаются открытыми две диаграммы; диаграмма 4, пропускающая излучение с яркостью В, от фона и, например, диафрагма 2, йропускающая излучение от столба атмосферы, находящегося между объективом и первым объектом, имеющего яркость В 01 . При этом потоки яркостью В и В 01 модулируются модулятором 6 в противофазе и поступают на фотоприемник с усилителем 8. На выходе усилителя формируется сигнал, пропорциональный разности (В;В 0 ) . Модулятор 6 приводит в действие ФИУ 7, который вырабатывает сигнал управления - условный "0 при открытой диафрагме 4 или условную "1" при открытой диафрагме 2. В этом случае импульсы управления совпадают по фазе с сигналом от первого объекта. Импульсы управления с ФИУ 7 поступают нз счетчик счетчика-дешифратора 10 и одновременно управляют работой синхронного интегратора 9. В синхронном интеграторе 9 осуществляется накопление разностного сигнала, пропорционального (В -В 0, ). Синхронный интегратор служит для оптимизации отношения сигнал/шум и позволяет выделить минимальный разностный сигнал. При поступлении в счетчик- дешифратор 1 О определенного числа импульсов последний вырабатывает команду на запись разностного сигнала, пропорционального (В -В ), в логическое вычислительное устройство 11 (из интегратора через аналоговый ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования первого объекта). Поокончании записи сигнала счетчикдешифратор 10 вырабатывает команду на переключение поля зрения, поступающую на коммутатор 5 каналов, Одновременно счетчик-дешифратор 10 ,также подает команду на "сброс" синхронного интегратора 9. После окончания действия команды сброса интегратора и после переключения коммутатора каналов (открывается диафрагма 3) происходит измерение сигнала, пропорционального разности (В -В ). Процесс измерения полностьюаналогичен. При этом сигнал, пропорциональный (В -В ), записывается влогическое вычислительное устройство11 .(через аналоговый ключ в аналоговое запоминающее устройство, соответствующее каналу фотометрирования11631второго объекта, В процессе измерения накопление сигнала в синхронном интеграторе происходит строго нормированно при измерении яркостей (В -В, ) и (В -В ) что обеспечивается управР о 2 влением синхронным интегратором от счетчика-дешифратора. Счетчик-дешиф-. ратор, считающий импульсы с формирователя импульсов управления и дающий команды на коммутатор каналов, а так же формирующий команду сброса синхронного интегратора, предназначен также для формирования команды записи накопленного сигнала из синхронного интегратора в логическое вычислитель ное устройство. В логическом вычислительном устройстве производится вычисление показателя ослабления атмосферы по формуле201 Ф Вф ВойК п = --1- Ь, Ь Ь В 9-В 012Предложенное устройство позволяет повысить точность определения показа 57 6теля ослабления атмосферы р за счетисключения погрешности, обусловленнойвлиянием паразитной яркости о В, иравнойВ,р- Воь 8 ф- Ьов ак Вр В+ЕЬ 8 ЬКрометого, устройство позволяет в процессе измерения определять разность яркостей (В-Во,) и (В-Во) и при вычислении Ж по формуле полностью исключить паразитную яркостьВ, При этом полностью автоматизируется процесс измерения прозрачности атмосферы и точность измерения повышается за счет исключения паразитной составляющей яркости и оптимизации обработки сигналов., Кугрь едакт орре одписное д.4/5 ил аказ 4094/39 ВНИИ по 113035