EA003433B1 - Transmittance meter - Google Patents
Transmittance meter Download PDFInfo
- Publication number
- EA003433B1 EA003433B1 EA200200278A EA200200278A EA003433B1 EA 003433 B1 EA003433 B1 EA 003433B1 EA 200200278 A EA200200278 A EA 200200278A EA 200200278 A EA200200278 A EA 200200278A EA 003433 B1 EA003433 B1 EA 003433B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- input
- output
- analog
- digital converter
- photodetector
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к приборам для измерения метеорологической дальности видимости (далее - МДВ), использующихся в аэропортах и на метеорологических станциях.The invention relates to optoelectronic instrumentation, in particular to instruments for measuring the meteorological visibility range (hereinafter - MDV) used at airports and weather stations.
Известен прибор для измерения МДВ [1], содержащий отражатель ближней базы, отражатель дальней базы и блок фотометрический, причем блок фотометрический содержит импульсный источник света, механический оптический коммутатор, измеритель светового потока и вычислитель. Измерение световых потоков по опорному и измерительным каналам производится поочередно посредством переключения этих потоков механическим оптическим коммутатором, что снижает точность измерения по причине временной нестабильности источника света. В данном приборе применен аналоговый вычислитель, что ухудшает точность измерения МДВ, а отсутствие цифрового выхода исключает возможность подключения в качестве внешнего устройства компьютера. Кроме того, наличие механического оптического коммутатора снижает надежность прибора, а дополнительные оптические поверхности уголковых отражателей снижают точность измерения из-за пыли, которая на них оседает.A known device for measuring MDV [1], comprising a near base reflector, a distant base reflector and a photometric unit, the photometric unit comprising a pulsed light source, a mechanical optical switch, a light flux meter and a computer. The measurement of luminous fluxes through the reference and measuring channels is performed alternately by switching these fluxes by a mechanical optical switch, which reduces the accuracy of the measurement due to temporary instability of the light source. This device uses an analog calculator, which degrades the accuracy of the MDV measurement, and the lack of a digital output precludes the possibility of connecting as an external computer device. In addition, the presence of a mechanical optical switch reduces the reliability of the device, and the additional optical surfaces of the corner reflectors reduce the measurement accuracy due to the dust that settles on them.
Известен прибор для измерения МДВ [2], содержащий излучатель и оптически сопряженные с ним приемник ближней базы и приемник дальней базы, причем излучатель включает в себя источник света, оптически сопряженные с ним первый объектив, светоделительное устройство и первое защитное стекло, блок питания источника света, выход которого соединен со входом источника света, первый фотоприемник, оптически сопряженный со светоделительным устройством, первый усилитель фототока, вход которого соединен с выходом первого фотоприемника, первый вычислитель, первый выход которого соединен со входом блока питания источника света, первый аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом первого вычислителя, первый источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого ана-логоцифрового преобразователя, модем, вход которого соединен со вторым выходом первого вычислителя, первый пиковый детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя фототока, выход первого пикового детектора соединен со вторым входом первого аналогоцифрового преобразователя, первый детектор загрязнения защитного стекла, выход которого соединен со вторым входом первого вычислителя, первый вторичный источник питания, первый блок защиты, выход которого соединен со входом первого вторичного источника питания, первый блок управления обогревом, первый внутренний обогреватель, вход которого соединен с первым выходом первого блока управления обогревом, первый обогреватель защитного стекла, вход которого соединен со вторым выходом первого блока управления обогревом, приемник ближней базы включает в себя второй фотоприемник, оптически сопряженные с ним второй объектив и второе защитное стекло, второй усилитель фототока, вход которого соединен с выходом второго фотоприемника, второй пиковый детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя фототока, второй аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго пикового детектора, второй источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго аналого-цифрового преобразователя, второй вычислитель, первый вход которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, второй детектор загрязнения защитного стекла, выход которого соединен со вторым входом второго вычислителя, выход второго вычислителя соединен с третьим входом первого вычислителя, второй вторичный источник питания, второй блок защиты, выход которого соединен со входом второго вторичного источника питания, второй блок управления обогревом, второй внутренний обогреватель, вход которого соединен с первым выходом второго блока управления обогревом, второй обогреватель защитного стекла, вход которого соединен со вторым выходом второго блока управления обогревом, приемник дальней базы включает в себя третий фотоприемник, оптически сопряженные с ним третий объектив и третье защитное стекло, третий усилитель фототока, вход которого соединен с выходом третьего фотоприемника, третий пиковый детектор, вход которого соединен с выходом третьего усилителя фототока, третий аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом третьего пикового детектора, третий источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом третьего аналогоцифрового преобразователя, третий вычислитель, первый вход которого соединен с выходом третьего аналого-цифрового преобразователя, третий детектор загрязнения защитного стекла, выход которого соединен со вторым входом третьего вычислителя, выход третьего вычислителя соединен с четвертым входом первого вычислителя, третий вторичный источник питания, третий блок защиты, выход которого соединен со входом третьего вторичного источника питания, третий блок управления обогревом, третий внутренний обогреватель, вход которого соединен с первым выходом третьего блока управления обогревом, третий обогреватель защитного стекла, вход которого соединен со вторым выходом третьего блока управления обогревом.A known device for measuring the MDV [2], comprising a radiator and a near base receiver and a distant base receiver, the emitter including a light source, a first lens optically paired with it, a beam splitter and a first protective glass, a light source power supply the output of which is connected to the input of the light source, the first photodetector optically coupled to a beam splitter, the first photocurrent amplifier, the input of which is connected to the output of the first photodetector, the first the first output of which is connected to the input of the light source power supply unit, the first analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first input of the first calculator, the first reference voltage source, the output of which is connected to the first input of the first analog-digital converter, the modem, the input of which is connected to the second the output of the first computer, the first peak detector, the input of which is connected to the output of the first photocurrent amplifier, the output of the first peak detector is connected to the second input of the first analog-digital the converter, the first protective glass contamination detector, the output of which is connected to the second input of the first calculator, the first secondary power source, the first protection unit, the output of which is connected to the input of the first secondary power source, the first heating control unit, the first internal heater, the input of which is connected to the first the output of the first heating control unit, the first protective glass heater, the input of which is connected to the second output of the first heating control unit, the near base receiver including they include a second photodetector, a second lens optically coupled to it and a second protective glass, a second photocurrent amplifier, the input of which is connected to the output of the second photodetector, a second peak detector, the input of which is connected to the output of the second photocurrent amplifier, and a second analog-to-digital converter, the input of which connected to the output of the second peak detector, a second reference voltage source, the output of which is connected to the second input of the second analog-to-digital converter, a second computer, the first input of which is connected connected to the output of the second analog-to-digital converter, a second protective glass contamination detector, the output of which is connected to the second input of the second computer, the output of the second computer is connected to the third input of the first computer, the second secondary power source, the second protection unit, the output of which is connected to the input of the second secondary a power source, a second heating control unit, a second internal heater, the input of which is connected to the first output of the second heating control unit, a second protective heater with flowed, the input of which is connected to the second output of the second heating control unit, the far base receiver includes a third photodetector, a third lens and a third protective glass optically paired with it, a third photocurrent amplifier, the input of which is connected to the output of the third photodetector, a third peak detector, input which is connected to the output of the third photocurrent amplifier, a third analog-to-digital converter, the input of which is connected to the output of the third peak detector, a third reference voltage source, the output of which connected to the second input of the third analog-to-digital converter, a third computer, the first input of which is connected to the output of the third analog-to-digital converter, a third protective glass contamination detector, the output of which is connected to the second input of the third computer, the output of the third computer is connected to the fourth input of the first computer, the third secondary a power source, a third protection unit, the output of which is connected to the input of a third secondary power source, a third heating control unit, a third internal a heater whose input is connected to the first output of the third heating control unit, the third heater protective glass, whose input is connected to the second output of the third heating control unit.
Недостатками данного прибора являются невысокая точность измерения МДВ и высокие трудоемкость изготовления и стоимость прибора. В указанном приборе преобразование аналоговых сигналов, получаемых с выходов пиковых детекторов, в цифровые производится отдельными аналого-цифровыми преобразователями, каждый из которых использует свой собственный источник опорного напряжения. При этом нестабильность источников опорного напряжения относительно друг друга вносит ошибку в результаты измерения. Кроме того, использование в качестве источника света импульсной газоразрядной лампы, световой импульс которой имеет очень короткую длительность, примерно 1,5 микросекунды, не позволяет достаточно точно измерить величину интенсивности светового импульса, поскольку, согласно теории измерений, точность измерения ухудшается при уменьшении времени измерения. Малая длительность светового импульса также вызывает необходимость применения дополнительных устройств - в данном случае трех пиковых детекторов, что также снижает точность измерения. В данном приборе для компенсации неточности измерения величины интенсивности светового импульса вводятся четыре поправочных коэффициента К1, К2, К3, и К4, которые подбираются при тарировке прибора и повышают трудоемкость изготовления прибора. Кроме того, в указанном приборе имеются три детектора загрязнения защитных стекол, наличие которых увеличивает стоимость прибора.The disadvantages of this device are the low accuracy of the MDV measurement and the high complexity of manufacturing and the cost of the device. In the specified device, the conversion of analog signals received from the outputs of the peak detectors to digital is carried out by separate analog-to-digital converters, each of which uses its own reference voltage source. In this case, the instability of the voltage reference sources relative to each other introduces an error into the measurement results. In addition, the use of a pulsed discharge lamp as a light source, the light pulse of which has a very short duration, approximately 1.5 microseconds, does not allow a sufficiently accurate measurement of the intensity of the light pulse, since, according to measurement theory, the measurement accuracy deteriorates with decreasing measurement time. The short duration of the light pulse also necessitates the use of additional devices - in this case, three peak detectors, which also reduces the accuracy of the measurement. In this device, four correction factors K1, K2, K3, and K4 are introduced to compensate for inaccuracies in measuring the intensity of the light pulse, which are selected during calibration of the device and increase the complexity of manufacturing the device. In addition, in the specified device there are three detectors of pollution of protective glasses, the presence of which increases the cost of the device.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения метеорологической дальности видимости при одновременном снижении стоимости прибора и трудоемкости его изготовления.The present invention is to improve the accuracy of measuring the meteorological visibility range while reducing the cost of the device and the complexity of its manufacture.
Поставленная задача достигается тем, что в приборе для измерения метеорологической дальности видимости, включающем излучатель и оптически сопряженные с ним приемник ближней базы и приемник дальней базы, причем излучатель включает в себя источник света, оптически сопряженные с ним первый объектив и светоделительное устройство, блок питания источника света, выход которого соединен со входом источника света, первый фотоприемник, оптически сопряженный со светоделительным устройством, первый усилитель фототока, вход которого соединен с выходом первого фотоприемника, вычислитель, первый выход которого соединен со входом блока питания источника света, первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом вычислителя, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, приемник ближней базы включает в себя второй фотоприемник, оптически сопряженные с ним второй объектив, второй усилитель фототока, вход которого соединен с выходом второго фотоприемника, приемник дальней базы включает в себя третий фотоприемник, оптически сопряженные с ним третий объектив, третий усилитель фототока, вход которого соединен с выходом третьего фотоприемника, в излучатель до полнительно введены генератор синхронизирующих импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, третий вход первого аналогоцифрового преобразователя соединен со вторым выходом вычислителя, четвертый вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом первого усилителя фототока, второй аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен со вторым входом вычислителя, первый вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход второго аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов, третий вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым выходом вычислителя, а четвертый вход второго аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом второго усилителя фототока, третий аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с третьим входом вычислителя, первый вход третьего аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов, второй вход третьего аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом источника опорной частоты, третий вход третьего аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым выходом вычислителя, а четвертый вход третьего аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом третьего усилителя фототока.The problem is achieved in that in the device for measuring the meteorological visibility range, including the emitter and the receiver of the near base optically coupled to it and the receiver of the far base, the emitter includes a light source, a first lens and a beam splitter optically coupled to it, a power supply unit light, the output of which is connected to the input of the light source, a first photodetector optically coupled to a beam splitter, a first photocurrent amplifier, the input of which is connected to the first photodetector, the transmitter, the first output of which is connected to the input of the light source power supply unit, the first analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first input of the calculator, the reference voltage source, the output of which is connected to the first input of the first analog-digital converter, the near base receiver includes a second photodetector, a second lens optically coupled to it, a second photocurrent amplifier, the input of which is connected to the output of the second photodetector, a long-range base receiver includes a third photodetector, a third lens optically coupled to it, a third photocurrent amplifier, the input of which is connected to the output of the third photodetector, an synchronizing pulse generator, the output of which is connected to the second input of the first analog-to-digital converter, and the third input of the first analog-to-digital converter, are additionally introduced into the emitter connected to the second output of the calculator, the fourth input of the analog-digital converter is connected to the output of the first amplifier of the photocurrent, the second analog-digital conversion a caller whose output is connected to the second input of the calculator, the first input of the second analog-to-digital converter is connected to the output of the reference voltage source, the second input of the second analog-to-digital converter is connected to the output of the clock generator, the third input of the second analog-to-digital converter is connected to the second output of the calculator, and the fourth input of the second analog-digital converter is connected to the output of the second photocurrent amplifier, the third analog-digital converter, the output of which connected to the third input of the calculator, the first input of the third analog-to-digital converter is connected to the output of the clock generator, the second input of the third analog-to-digital converter is connected to the output of the reference frequency source, the third input of the third analog-to-digital converter is connected to the second output of the calculator, and the fourth input a third analog-to-digital converter is connected to the output of the third photocurrent amplifier.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. изображена функциональная схема прибора для измерения метеорологической дальности видимости, содержащая излучатель 1 и оптически сопряженные с ним приемник ближней базы 2 и приемник дальней базы 3, причем излучатель 1 включает в себя источник света 4, оптически сопряженные с ним объектив 5, светоделительное устройство 6 и защитное стекло 7, блок питания источника света 8, выход которого соединен со входом источника света 4, фотоприемник 9, оптически сопряженный со светоделительным устройством 6, усилитель фототока 10, вход которого соединен с выходом фотоприемника 9, вычислитель 11, первый выход которого соединен со входом блока питания источника света 8, источник опорного напряжения 12, генератор синхронизирующих импульсов 13, аналого-цифровой преобразователь 14, выход которого соединен с первым входом вычислителя 11, первый вход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с выходом источника опорного напряжения 12, второй вход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов 13, третий вход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен со вторым выходом вычислителя 11, а четвертый вход аналогоцифрового преобразователя 14 соединен с выходом усилителя фототока 10, аналого цифровой преобразователь 15, выход которого соединен со вторым входом вычислителя 11, первый вход аналого-цифрового преобразователя 15 соединен с выходом источника опорного напряжения 12, второй вход аналого-цифрового преобразователя 15 соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов 13, третий вход аналого-цифрового преобразователя 15 соединен со вторым выходом вычислителя 11, аналого-цифровой преобразователь 16, выход которого соединен с третьим входом вычислителя 11, первый вход аналого-цифрового преобразователя 16 соединен с выходом источника опорного напряжения 12, второй вход аналогоцифрового преобразователя 16 соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов 13, третий вход аналого-цифрового преобразователя 16 соединен со вторым выходом вычислителя 11, модем 17, вход которого соединен с третьим выходом вычислителя 11, устройство отображения информации 18, вход которого соединен с четвертым выходом вычислителя 11, вторичный источник питания 19, блок защиты 20, выход которого соединен со входом вторичного источника питания 19, блок управления обогревом 21, внутренний обогреватель 22, вход которого соединен с первым выходом блока управления обогревом 21, обогреватель защитного стекла 23, вход которого соединен со вторым выходом блока управления обогревом 21, выход обогревателя защитного стекла 23 соединен со входом источника света 4, приемник ближней базы 2 включает в себя фотоприемник 24, оптически сопряженные с ним объектив 25 и защитное стекло 26, усилитель фототока 27, вход которого соединен с выходом фотоприемника 24, выход усилителя фототока 27 соединен с четвертым входом аналого-цифрового преобразователя 15, блок управления обогревом 28, внутренний обогреватель 29, вход которого соединен с первым выходом блока управления обогревом 28, обогреватель защитного стеклаThe invention is illustrated in the drawing. In FIG. depicts a functional diagram of a device for measuring the meteorological range of visibility, containing the emitter 1 and the receiver of the near base 2 optically coupled to it and the receiver of the far base 3, and the emitter 1 includes a light source 4, a lens 5 optically paired with it, a beam splitter 6 and a protective device glass 7, a power supply for the light source 8, the output of which is connected to the input of the light source 4, a photodetector 9, optically coupled to a beam splitter 6, a photocurrent amplifier 10, the input of which is connected to the output of the photodetector 9, the calculator 11, the first output of which is connected to the input of the light source power supply unit 8, the reference voltage source 12, the clock generator 13, the analog-to-digital converter 14, the output of which is connected to the first input of the calculator 11, the first input of the analog-to-digital converter 14 is connected to the output of the reference voltage source 12, the second input of the analog-to-digital converter 14 is connected to the output of the clock generator 13, the third input of the analog-to-digital converter 14 is connected with the second output of the calculator 11, and the fourth input of the analog-digital converter 14 is connected to the output of the photocurrent amplifier 10, an analog digital converter 15, the output of which is connected to the second input of the calculator 11, the first input of the analog-to-digital converter 15 is connected to the output of the reference voltage source 12, the second input the analog-to-digital converter 15 is connected to the output of the clock generator 13, the third input of the analog-to-digital converter 15 is connected to the second output of the calculator 11, the analog-to-digital converter the browser 16, the output of which is connected to the third input of the calculator 11, the first input of the analog-to-digital converter 16 is connected to the output of the reference voltage source 12, the second input of the analog-digital converter 16 is connected to the output of the clock generator 13, the third input of the analog-to-digital converter 16 is connected to the second the output of the calculator 11, the modem 17, the input of which is connected to the third output of the calculator 11, the information display device 18, the input of which is connected to the fourth output of the calculator 11, the secondary and power point 19, protection unit 20, the output of which is connected to the input of the secondary power source 19, the heating control unit 21, an internal heater 22, the input of which is connected to the first output of the heating control unit 21, a safety glass heater 23, the input of which is connected to the second output of the unit heating control 21, the output of the protective glass heater 23 is connected to the input of the light source 4, the near base receiver 2 includes a photodetector 24, a lens 25 optically paired with it, and a protective glass 26, a photocurrent amplifier 27, input which is connected to the output of the photodetector 24, the output of the photocurrent amplifier 27 is connected to the fourth input of the analog-to-digital converter 15, the heating control unit 28, the internal heater 29, the input of which is connected to the first output of the heating control unit 28, a protective glass heater
30, вход которого соединен со вторым выходом блока управления обогревом 28, приемник дальней базы 3 включает в себя фотоприемник30, the input of which is connected to the second output of the heating control unit 28, the far base receiver 3 includes a photodetector
31, оптически сопряженные с ним объектив 32 и защитное стекло 33, усилитель фототока 34, вход которого соединен с выходом фотоприемника 31, выход усилителя фототока 34 соединен с четвертым входом аналого-цифрового преобразователя 16, блок управления обогревом 35, внутренний обогреватель 36, вход которого соединен с первым выходом блока управления обогревом 35, обогреватель защитного стекла 31, вход которого соединен со вторым выходом блока управления обогревом 35.31, an optically coupled lens 32 and a protective glass 33, a photocurrent amplifier 34, the input of which is connected to the output of the photodetector 31, the output of the photocurrent amplifier 34 is connected to the fourth input of the analog-to-digital converter 16, a heating control unit 35, an internal heater 36, the input of which connected to the first output of the heating control unit 35, a protective glass heater 31, the input of which is connected to the second output of the heating control unit 35.
Прибор для измерения метеорологической дальности видимости работает следующим образом. Измерение МДВ основано на измерении коэффициента пропускания воздушной среды, находящейся между излучателем и приемником света, расположенных на заданном расстоянии, называемом измерительной базой, и последующим пересчетом его в МДВ. Поскольку измеритель с одной базой, не обеспечивает достаточный диапазон измерения МДВ, обычно приборы такого типа имеют две базы, и соответственно два приемника, приемник ближней базы и приемник дальней базы. Составляющие прибора для измерения МДВ пространственно расположены таким образом, чтобы световой поток от излучателя 1 попадал как на фотоприемник 24 приемника ближней базы 2, расположенного на более близком расстоянии, так и на фотоприемник 31 приемника дальней базы 3, расположенного на более дальнем расстоянии. Кроме того, часть светового потока попадает на фотоприемник 9 со светоделительного устройства 6. В качестве фотоприемника 9 предпочтительно использовать фотодиод, включенный в фотогальваническом режиме, что обеспечивает высокую линейность преобразования светового потока в фототок. Фототок, пропорциональный световому потоку, падающему на фотоприемник 9, усиливается усилителем фототока 10 и подается на четвертый вход аналого-цифрового преобразователя 14, в качестве которого предпочтительно использовать аналого-цифровой преобразователь с промежуточным синхронизируемым преобразованием входного сигнала в частоту методом интегрирования входного сигнала с импульсной компенсацией заряда интегрирующего конденсатора и последующим цифровым интегрированием компенсирующих импульсов за период измерения. Этот тип аналого-цифровых преобразователей обеспечивает высокую точность преобразования, но требует относительно большого времени измерения, а для его работы необходимы опорное напряжение, которое подается на его первый вход с выхода источника опорного напряжения 12, синхронизирующие импульсы, которые подаются на его второй вход с выхода генератора синхронизирующих импульсов 13, и импульсы управления, определяющие начало и окончание процесса цифрового интегрирования, которые подаются на его третий вход со второго выхода вычислителя 11. Фотоприемник 9, усилитель 10 и аналогоцифровой преобразователь 14 обеспечивают измерение величины светового потока, падающего на фотоприемник 9. Аналогично фотоприемник 24, усилитель фототока 27 и аналогоцифровой преобразователь 15 обеспечивают измерение величины светового потока, падающего на фотоприемник 24, а фотоприемник 31, усилитель фототока 34 и аналого-цифровой преобразователь 16 обеспечивают измерение величины светового потока, падающего на фотоприемник 31. Результаты этих измерений в цифровом виде считываются вычислителем 11 с выходов аналого-цифровых преобразователей 14, 15 и 16. Вычислитель 11 предпочтительно выполнять на основе процессора. В качестве источника света 4 предпочтительно использоA device for measuring the meteorological visibility range works as follows. The MDV measurement is based on measuring the transmittance of the air medium located between the emitter and the light receiver located at a given distance, called the measuring base, and its subsequent conversion into MDV. Since the meter with one base does not provide a sufficient range of measurement of MDV, usually devices of this type have two bases, and accordingly two receivers, a near base receiver and a long base receiver. The components of the apparatus for measuring the MDA are spatially arranged so that the light flux from the emitter 1 falls both on the photodetector 24 of the receiver of the near base 2, located at a closer distance, and on the photodetector 31 of the receiver of the distant base 3, located at a farther distance. In addition, part of the light flux enters the photodetector 9 from the beam splitter 6. As a photodetector 9, it is preferable to use a photodiode included in the photovoltaic mode, which ensures high linearity in the conversion of the light flux into the photocurrent. The photocurrent proportional to the light flux incident on the photodetector 9 is amplified by the photocurrent amplifier 10 and fed to the fourth input of the analog-to-digital converter 14, which is preferably used as an analog-to-digital converter with an intermediate synchronized conversion of the input signal to frequency by integrating the input signal with pulse compensation the charge of the integrating capacitor and the subsequent digital integration of compensating pulses for the measurement period. This type of analog-to-digital converters provides high conversion accuracy, but requires a relatively long measurement time, and for its operation, the reference voltage is applied, which is supplied to its first input from the output of the reference voltage source 12, synchronizing pulses, which are supplied to its second input from the output generator synchronizing pulses 13, and control pulses that determine the beginning and end of the digital integration process, which are fed to its third input from the second output of the calculator 11. A photodetector 9, an amplifier 10, and an analog-to-digital converter 14 provide a measurement of the amount of light flux incident on the photodetector 9. Similarly, a photodetector 24, an amplifier for photo current 27 and analog-to-digital converter 15 provide a measurement of the amount of light flux incident on photodetector 24, and a photodetector 31, photocell amplifier 34 and analog-to-digital Converter 16 provide a measurement of the amount of light flux incident on the photodetector 31. The results of these measurements are digitally read by the calculator 11 with the output analog-to-digital converters 14, 15 and 16. The calculator 11 preferably execute on CPU basis. As the light source 4, it is preferable to use
Ί вать лампу накаливания, обеспечивающую большую длительность импульса света, в нашем случае примерно одну секунду. По команде вычислителя 11 блок питания источника света 8 обеспечивает плавное нарастание напряжения на источнике света 4, что продлевает срок службы лампы накаливания, и поддерживает стабильное напряжение на источнике света 4 на время измерения, которое в нашем случае равно 0,8 секунды. Измерение МДВ осуществляется следующим образом. Вычислитель 11 посылает команду начала первого измерения, которая поступает на третьи входы аналого-цифровых преобразователей 14, 15 и 16. По окончании времени измерения вычислитель 11 посылает команду окончания измерения и считывает результаты измерения с выходов аналогоцифровых преобразователей 14, 15 и 16, которые соответствуют: Ффо - величине светового потока фона, попадающего на фотоприемник 9, Ффб - величине светового потока фона, попадающего на фотоприемник 24, Ффд - величине светового потока фона, попадающего на фотоприемник 31. Вычислитель 11 запоминает эти результаты и посылает команду на включение источника света 8. Через некоторое время, необходимое для включения источника света, вычислитель 11 посылает команду начала второго измерения и, по его окончании, команду окончания измерения и считывает результаты второго измерения с выходов аналого-цифровых преобразователей 14, 15 и 16, которые соответствуют: Фсо - сумме световых потоков от фона и от источника света 4, попадающих на фотоприемник 9, Фсб - сумме световых потоков от фона и от источника света 4, попадающих на фотоприемник 24 и Фсд - сумме световых потоков от фона и от источника света 4, попадающих на фотоприемник 31. Затем вычислитель 11 вычисляет величины световых потоков от источника света 4, попавших на фотоприемники 9, 24 и 31 по формулам Фо=Фсо-Ффо, Фб=Фсб-Ффб, Фсд=Фсд-Ффд, где: Фо - световой поток от источника света 4, попавший на фотоприемник 9, Фб - световой поток от источника света 4, попавший на фотоприемник 24, Фд - световой поток от источника света 4, попавший на фотоприемник 31. Далее вычислитель 11 вычисляет коэффициент пропускания ближней базы и коэффициент пропускания дальней базы по формулам Кб=Фб : Фо и Кд=Фд : Фо, соответственно. По результатам измерения коэффициентов пропускания ближней и дальней базы и расстояниям от излучателя 1 до приемника ближней базы 2 и приемника дальней базы 3, значения которых вводятся в вычислитель 11 при установке прибора, вычислитель 11 по известным формулам [2] вычисляет значения МДВ для ближней и для дальней базы. В зависимости от значения МДВ на устройство отображения информации 18 выводится значение МДВ от той базы, которая обеспечивает более высокую точ ность в данном диапазоне. Это же значение МДВ подается на модем 17, который обеспечивает обмен информацией между прибором и внешними устройствами. При несоответствии результатов измерения МДВ по ближней базе и по дальней базе вычислитель 11 вырабатывает сигнал, который подается на устройство отображения информации 18 и на модем 17 и свидетельствует о загрязнении защитных стекол 7, 26 и 33 или о разъюстировке прибора. Кроме того, с целью повышения точности, вычислитель 11 обеспечивает режим скользящего усреднения результатов измерения МДВ и увеличение частоты измерений при ухудшении дальности видимости. Устройство отображения информации 18 также отображает информацию, используемую при юстировке и настройке прибора. Блок управления обогревом 21 обеспечивает поддержание постоянной температуры фотоприемника 9 и усилителя фототока 10 посредством включения и отключения внутреннего обогревателя 22, и подогрев защитного стекла 7 для предотвращения его запотевания посредством обогревателя защитного стекла 23. Ток обогревателя защитного стекла 23 протекает также через источник света 4 и подогревает нить лампы накаливания, что продлевает срок ее службы и уменьшает время ее включения. Блок управления обогревом 28 обеспечивает поддержание постоянной температуры фотоприемника 24 и усилителя фототока 27 посредством включения и отключения внутреннего обогревателя 29, и подогрев защитного стекла 26 для предотвращения его запотевания посредством обогревателя защитного стекла 30. Блок управления обогревом 35 обеспечивает поддержание постоянной температуры фотоприемника 31 и усилителя фототока 34 посредством включения и отключения внутреннего обогревателя 36, и подогрев защитного стекла 33 для предотвращения его запотевания посредством обогревателя защитного стекла 37. Вторичный источник питания 19 вырабатывает напряжения, которые используются для питания всех устройств прибора. Блок защиты 20 обеспечивает защиту прибора от перенапряжений в сети питания.Ί insert an incandescent lamp that provides a long pulse of light, in our case, about one second. At the command of the calculator 11, the power supply unit of the light source 8 provides a smooth increase in voltage at the light source 4, which extends the life of the incandescent lamp, and maintains a stable voltage at the light source 4 for the measurement time, which in our case is 0.8 seconds. Measurement of MDA is as follows. The transmitter 11 sends a command to start the first measurement, which is fed to the third inputs of the analog-to-digital converters 14, 15 and 16. At the end of the measurement time, the calculator 11 sends a command to end the measurement and reads the measurement results from the outputs of the analog-digital converters 14, 15 and 16, which correspond to: Ффо - the value of the luminous flux of the background falling on the photodetector 9, Ффб - the value of the luminous flux of the background falling on the photodetector 24, Ффд - the magnitude of the luminous flux of the background falling on the photodetector 31. The calculator 11 remembers these results and sends a command to turn on the light source 8. After some time necessary to turn on the light source, the calculator 11 sends a command to start the second measurement and, upon completion, a command to end the measurement and reads the results of the second measurement from the outputs of the analog-to-digital converters 14, 15, and 16, which correspond to: ФСО - the sum of the light fluxes from the background and from the light source 4 falling on the photodetector 9, FSB - the sum of the light fluxes from the background and from the light source 4 falling on the photodetector 24 FSD is the sum of the light fluxes from the background and from the light source 4 incident on the photodetector 31. Then, the calculator 11 calculates the values of the light fluxes from the light source 4 incident on the photodetectors 9, 24 and 31 using the formulas Фо = ФСО-Ффо, Фб = Фсб- Ffb, Fsd = Fsd-Ffd, where: Fo is the light flux from light source 4 that hit the photodetector 9, Fb is the light flux from light source 4 that hit the photodetector 24, Fd is the light flux from light source 4 that hit the photodetector 31. Next, the calculator 11 calculates the transmittance of the near base and the pass coefficient tions far base on formulas KB = FB: Fo and Kd = FD: Fo, respectively. According to the results of measuring the transmittance of the near and far base and the distances from the emitter 1 to the receiver of the near base 2 and the receiver of the far base 3, the values of which are entered into the calculator 11 when installing the device, the calculator 11 using the well-known formulas [2] calculates the MDV values for the near and distant base. Depending on the MDV value, the MDV value from that base that provides higher accuracy in this range is output to the information display device 18. The same MDV value is supplied to the modem 17, which provides the exchange of information between the device and external devices. If the MDV measurement results do not match the near base and the far base, the calculator 11 generates a signal that is fed to the information display device 18 and to the modem 17 and indicates the contamination of the protective glasses 7, 26 and 33 or about the misalignment of the device. In addition, in order to improve accuracy, the calculator 11 provides a mode of moving averaging of the MDV measurement results and an increase in the measurement frequency with a deterioration in the visibility range. The information display device 18 also displays information used in the adjustment and setup of the device. The heating control unit 21 ensures that the photodetector 9 and photo current amplifier 10 are kept at a constant temperature by turning the internal heater 22 on and off, and the protective glass 7 is heated to prevent fogging by the protective glass heater 23. The current of the protective glass heater 23 also flows through the light source 4 and heats filament of an incandescent lamp, which extends its service life and reduces the time it is turned on. The heating control unit 28 ensures that the photodetector 24 and the photo current amplifier 27 are kept at a constant temperature by turning the internal heater 29 on and off, and the protective glass 26 is heated to prevent fogging through the protective glass heater 30. The heating control unit 35 maintains the constant temperature of the photodetector 31 and photo stream amplifier 34 by turning on and off the internal heater 36, and heating the protective glass 33 to prevent it from fogging by means of a protective glass heater 37. The secondary power source 19 generates voltages that are used to power all devices of the device. The protection unit 20 provides protection of the device from overvoltage in the power supply.
Высокая точность измерения МДВ обеспечивается тем, что преобразование аналогового сигнала в цифровой производится аналогоцифровыми преобразователями 14, 15 и 16, которые используют один и тот же источник опорного напряжения 12, один и тот же генератор синхронизирующих импульсов 13 и один и тот же интервал измерения, который задается вычислителем 11. Поскольку результатами измерений являются не абсолютные величины, а их отношения, то нестабильность источника напряжения 12, генератора синхронизирующих импульсов 13 и интервала измерения, задаваемого вычислителем 11, не влияют на результаты измерения. Кроме того, точность измерения выше, поскольку время измерения примерно вHigh accuracy of the MDV measurement is ensured by the fact that the conversion of the analog signal to digital is performed by analog-to-digital converters 14, 15 and 16, which use the same reference voltage source 12, the same clock pulse generator 13 and the same measurement interval, which set by the calculator 11. Since the measurement results are not absolute values, but their ratios, the instability of the voltage source 12, the clock generator 13 and the measurement interval, sets by calculator 11, do not affect the measurement results. In addition, the measurement accuracy is higher since the measurement time is approximately
500 000 раз больше, чем в прототипе. Исключение пиковых детекторов из измерительных каналов, также повышает точность измерения, поскольку исключаются дополнительные преобразователи сигнала, вносящие свои ошибки в результаты измерений. Применение одного вычислителя вместо трех, исключение пиковых детекторов, детекторов загрязнения защитных стекол и необходимости подбора поправочных коэффициентов при тарировке обеспечивают снижение стоимости прибора и трудоемкости его изготовления.500,000 times more than in the prototype. The exclusion of peak detectors from the measuring channels also increases the accuracy of the measurement, since additional signal converters that introduce their errors into the measurement results are excluded. The use of one calculator instead of three, the exclusion of peak detectors, protective glass contamination detectors and the need to select correction factors for calibration ensure a reduction in the cost of the device and the complexity of its manufacture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200200278A EA200200278A1 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | DEVICE FOR MEASURING THE METEOROLOGICAL VISIBILITY DISTANCE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200200278A EA200200278A1 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | DEVICE FOR MEASURING THE METEOROLOGICAL VISIBILITY DISTANCE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA003433B1 true EA003433B1 (en) | 2003-04-24 |
| EA200200278A1 EA200200278A1 (en) | 2003-04-24 |
Family
ID=28051682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200200278A EA200200278A1 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | DEVICE FOR MEASURING THE METEOROLOGICAL VISIBILITY DISTANCE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA200200278A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4311388A (en) * | 1978-10-30 | 1982-01-19 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Visibility measuring device |
| SU1764015A1 (en) * | 1990-08-31 | 1992-09-23 | Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" | Device for determining meteorologic range of visibility |
| US5444530A (en) * | 1993-06-07 | 1995-08-22 | Scientific Technology, Inc. | Weather identifier and visibility sensor |
| RU2116633C1 (en) * | 1997-01-30 | 1998-07-27 | Акционерное общество "ЛОМО" | Pulse photometer |
-
2002
- 2002-02-18 EA EA200200278A patent/EA200200278A1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4311388A (en) * | 1978-10-30 | 1982-01-19 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Visibility measuring device |
| SU1764015A1 (en) * | 1990-08-31 | 1992-09-23 | Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" | Device for determining meteorologic range of visibility |
| US5444530A (en) * | 1993-06-07 | 1995-08-22 | Scientific Technology, Inc. | Weather identifier and visibility sensor |
| RU2116633C1 (en) * | 1997-01-30 | 1998-07-27 | Акционерное общество "ЛОМО" | Pulse photometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200200278A1 (en) | 2003-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2019268121B2 (en) | LiDAR scanner calibration | |
| US11119202B2 (en) | Detector assembly, detector, and laser ranging system | |
| EP0210719A3 (en) | Fiber optical temperature measuring apparatus | |
| CN201368770Y (en) | Spectral self-correcting photometer | |
| EA003433B1 (en) | Transmittance meter | |
| CN102313598A (en) | Tester based on light splitting spectrum luminosity and night vision radiation intensity and test method thereof | |
| JPH04283683A (en) | Optoelectronic distance meter | |
| CN209310921U (en) | A kind of measuring device of faint parallel illuminance | |
| CN209485964U (en) | Ultraspectral transmittance etalon and visibility measurement device | |
| Lin et al. | An Angle-Insensitive Time-Interleaved 4-Channels 138dB Dynamic Range Light Sensor with Flicker Detection for Smart Lighting Application | |
| JPS573063A (en) | Light wave rangefinder | |
| SU1369469A1 (en) | Luxmeter Calibration Device | |
| CN109579988A (en) | A kind of measuring device and measuring method of faint parallel illuminance | |
| US5034606A (en) | Method and apparatus for calibrating line spectrum irradiance | |
| RU2000023C1 (en) | Optical contactless level gauge | |
| CN109579982A (en) | A kind of Brewster window, Brewster window angle computation method and adjusting method | |
| JPS5515073A (en) | Light intensity fluctuation correcting unit | |
| RU2313770C1 (en) | Method of stabilizing operation of photoreceiving unit of hydro-optic measuring channel | |
| SU1768040A3 (en) | Multispectral scanning radiometer | |
| SU1368657A1 (en) | Optical power meter | |
| SU1221507A1 (en) | Method of measuring luminous radiation and arrangement for accomplishment of same | |
| SU1681205A1 (en) | Device for measuring atmosphere refraction | |
| JPS6222016A (en) | Distance detector | |
| SU1763953A1 (en) | Atmospheric refraction measuring device | |
| RU2403539C1 (en) | Device for determining spectral emissivity of hot objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |