Устройство для определения оптических характеристик атмосферы

.И.КоЭ.Мож Бюл. Ренков, В знов и Е. а8 (088,8)е свидетельствС 01 Ч 1/00,свидетельствоГ 01 П 1/00 це в СССР 980. ССР 969. измер ок 1 О ассы, блоктервалов ни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОБРЕ П:НИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГХНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВЩЕТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТИОСФЕРЫ(57) Изобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике, в частности к устройствам для определенияпрозрачности атмосферы и метеорологической дальности видимости. 5 пя поИзобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике и может быть использовано для измерения оптических характеристик атмосферы, а также для обеспечения авиации данными о горизонтальной, наклонной и вертикальной дальностях видимости.Целью изобретения является повышее точности.На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок выбора способа фиксации длины трасы; на фиг. 3 - блок обработки.Устройство содержит блок 1 управления, приемопередатчик 2, накопители (ннтеграторы) 3 и 4, формирователь 5 задержки, амплитудный анализатор 6, блок 7 сравнения, блок 8 выбора спо 2 выления точности измерений путем автоматического измерения способа Фиксации длины трассы, прозрачность которой измеряется, в устройство введены блок измерения временных интервалов, логарифмический усилитель, два формирователя задержки, дополнительные блоки сравнения и деления сигналов. При больших дальностях видимости измерение производится на фиксированной трассе, длина которой задается Формирователем задержки. В случае снижения дальности видимости длина трассы фиксируется по спаду сигнала обратного рассеяния в 5-20 раз. Способ фиксации длины трассы выбирают по амплитуде сигнала рассеяния иэ блин- Е ней эоны, 3 ил,соба аиксации тр 9 ения временных ин и блобработки,Один иэ выходов блока 1 управленияподключен к входу приемопередатчика2, а другой выход - к входу стробирования накопителя 3 и входам синхронизации формирователя 5 задержки, амплитудного анализатора 6, блока 7сравнения, блока 8 выбора способа фиксации трассы и блока 9 измерения временных интервалов,Выход приемопередатчика 2 подключен к входам накопителей 3 и 4, амплитудного анализатора 6 и блока 7сравнения. Выходы формирователя 5 задержки, амплитудного анализатора 6 иблока 7 сравнения подключены к соот -5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ветствующим входам блока 8 выбора,способа Фиксации длины трассы. Выходамплитудного анализатора б подключентакже к входу блока 7 сравнения. Выход блока 8 выбора способа Фиксациитрассы подключен к входу стробирования накопителя 4 и другому входу блока 9 измерения временных интервалов,выходы которого, а также выходы накопителей 3 и 4 соединены с входамиблока 10 обработки.Устройство работает следующим образом.Блок управления запускает приемопередатчик 2, который в момент времени с посылает в атмосферу импульс .излучения малой длительности, преобразует рассеянное атмосферой в обратном направлении излучение в электрическИй сигнал, корректирует его наквадрат расстояния и вычитает Фоновуюсоставляющую,Электрический сигнал с выходаприемопередатчика 2, пропорциональный сигналу обратного рассеяния атмосФеры, скорректированному на квадрат расстояния до рассеивающего объема, поступает на соответствующие входы накопителей 3 и 4, амплитудногоанализатора 6 и блока 7 сравнения.В момент времени 1 , соответствующий моменту полного вхождения зондирующего импульса в поле зрения фотоприемника, т.е. в момент, с которогосигнал обратного рассеяния иэ атмосФеры перестает зависеть от взаимногорасположения приемника и передатчика( - С = сопзС), блок 1 управлениязапускает Формирователь 5 задержки,блок 9 измерения временных интервалов, амплитудный анализатор Ь, представляющий собой стробируемый пиковыйдетектор с малым временем выборки, иразрешает работу блока 7 сравнения,блока 8 выбора способа фиксации трассы и накопителя 3,Накопитель 3 накапливает (интегрирует) аналоговый сигнал с момента до максимально возможного времени Величина Т определяется приборной реализацией предлагаемого устройства. По истечении временис выхода накопителя 3 сигнал поступает в блок 10 обработки.Блоки 5-8 предлагаемого устройства осуществляют выбор одного иэ дву возможных способов фиксации длины трассы измерения прозрачности атмосФеры. Фиксация постоянной длины трассы задается длительностью работы формирователя 5 задержки, является постоянной и определяется моментом спада сигнала обратного рассеяния в п раэ относительно его величины в момент о. Величина и определяется приборной реализацией, а оптимальное ее значение лежит в пределах 5-20.Формирователь 5 задержки начинает работать в момент Т и заканчивает вмомент С 5 (С з - То = сопят). В моментФормирователь 5 задержки выдает импульс синхронизации на соответствующих вход блока 8 выбора.В моментамплитудный анализатор б Фиксирует мгновенное значение сигнала обратного рассеяния, Зафикси- рованная им величина сигнала поступает на соответствующий вход блока 8 выбора, а также на другой из входов блока 7 сравнения. В блоке 7 сравнения сравнивается величина текущего сигнала иэ атмосферы и 1/и часть его значения в момент времени, В моментравенства сигнала блок 7 выдает импульс синхронизации на соответствующий вход блока 8 выбора способа фиксации трассы. В блоке 8 происходит сравнение величины сигнала в момент о (с выхода амплитудного анализатора 6) и постоянного напряжения, величина которого зависит от задаваемой верхней границы диапазона измеряемых прозрачностей или дальиостей видимости. В зависимости от результата сравнения на выход блока 8 выбора проходит либо импульс синхронизации с формирователя 5 задержки, либо импульс синхронизации с блока 7. Разрешение работы блока 8 поступает с блока 1 управления в момент Сигнал с выхода блока 8 останавливает работу блока 9 измерения временных интервалов, сигнал с выхода которого по истечении времени 1 поступает в блок 1 О обработки.Сигнал с выхода блока 8 также разрешает работу накопителя 4, который интегрирует сигнал обратного рассея- ниЯ с момента Сп или С 3 в зависимости от срабатывания блока 8 до с, С выхода накопителя 4 по истечении времени Ссигнал поступает в блок 10,По истечении времени, ,заведомо достаточного для обработки сигнала, все50 55 5 16581блоки устройства автоматически приводятся в исходное состояниеОдно из возможных воплощений блока 8 выбора способа фиксации длинытрассы представлено на Фиг. 2,Блок 8 выбора состоит из формирователя задержки 11, блока 12 сравнения, источника 13 постоянного напряжения и коммутирующих ключей 14 и 15,Вход Формирователя 11 задержкисоединен с выходом блока 1 управления, а выход подключен к стробирующему входу блока 12 сравнения, наодин иэ входов которого подается сигнал с амплитудного анализатора 6, ана другой - с источника 13 постоянного напряженияПрямой и инверсный выходы блока 12сравнения соединены с управляющимивходами ключей 14 и 15 соответственно. На вход ключа 14 поступает сигналс выхода блока 7 сравнения, а на входключа 15 - с выхода формирователя 5задержки. Объединенные выходы ключей14 и 15 являются выходом блока 8.Блок 8 работает следующим образом.В момент времени й с блока 1 управления поступает импульс синхронизации,Задержанный формирователем 11 задержки на время, достаточное для уверенного срабатывания амплитудного анализатора 6, импульс синхронизации разрешает на короткое время срабатываниеблока 12 сравнения. В зависимости отсоотношеция величины сигнала в момент 35времени С и постоянного напряженияс выхода источника 13 постоянного напряжения блок 12 сравнения открываетодин из ключей 14 или 15 и оставляетего открытым до конца цикла обработки. Открытый ключ пропускает импульссинхронизации с блока 7 сравнения илис Формирователя 5 задержки соответственно на выход блока 8 выбора.В случае, если сигнал в момент времени С больше постоянного напряженияс источника 13, то открывается ключ,14, В противном случае открываетсяключ 15.На Фиг. 3 представлена одна из возможных реализаций блока 10 обработки и индикации выходного сигнала.Блок 10 состоит из блоков 16 и 18 деления, логарифмического усилителя 17 и регистрирующего прибора 19,Выходы блока 16 деления подключены к выходам накопителей 3 и 4 соответственно, а выход через логарифмичес 08 6кий усилитель 17 соединен с одним из входом блока 18 деления, другой вход которого подключен к блоку 9 измерения временных интервалов. Е выходу блока 18 деления подключен регистрирующий прибор.Блок 10 обработки работает следующим образом. На входы блока 16 деления в аналоговом виде поступают сигналы 11 (с выхода накопителя 3) и 1 (с выхода накопителя 4). Результат деления 1/1, пропорциональный квадрату прозрачности исследуемого слоя атмосферы, через логариф ический усилитель 17 поступает на один иэ входов блока 18 деления. На другой вход блока 18 деления подается аналоговый сигнал с блока 9 измерения временных интервалов, пропорциональный длине трассы Ь 2, на которой измеряется прозрачность атмосФеры, Результат деления а 2/1 п(1/1), пропорциональный метеорологической дальности видимости и обратно пропорциональный показателю ослабления по трассе Ь 2, поступает на регистрирующий прибор 19.1 Изобретение позволяет автоматически в зависимости от ситуации в амосФере изменить способ фиксации длины трассы зондирования, что позволяет расширить диапазон измеряемых дальностей видимости и повысить точность измерений,Формула и э о б р е т е н и я Устройство длл определения оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с приемопередатчиком, выход которого соединен с входом первого накопителя и амплитудного анализатора, выход которого соединен с первым блоком сравнения, второй накопитель, первый блок деления, выходы которого соединены с выходом накопителя и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок измерения временных интервалов, два Формирователя задержки, два коммутирующих ключа, логарифмический усилитель, второй блок сравнения, источник постоянного напряжения, второй блок деления, выход которого соединен с входом первого блока деления а второй вход - с выходом блока измерений временных интервалов, выходы ключей подсоединены к первому вхо 1658108ду блока измерения временных интервалов и к первому входу второго накопителя, причем первые входы ключей соединены соответственно с двумя выхода 5 ми второго блока сравнения, первый вход которого соединен с вьиодом источника постоянного напряжения, вто" рой - с выходом второго Формирователя задержки, причем второй выход блока управления соединен с вторыми входами блока измерения временных интервалов и амплитудного анализатора, первым входом первого блока сравнения и входами Формирователей задержки, выходвторого формирователя задержки соединен с вторым входом второго блокасравнения, при этом выход приемопередатчика соединен с вторыми входамивторого накопителя и первого блокасравнения, выход которого соединен свторым входом первого ключа, а квторому входу второго ключа подключенпервый формирователь задержки, причемвыход амплитудного анализатора подключен к третьему входу блока сравнения.1658108 Фиг. 2 г.З Заказ 2432 Тираж 277 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Гагарина,Составитель Е.Трофимоведактор Т.Иванова Техред М,Моргентал Корректор 11 Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород г амборская