RU133606U1

RU133606U1 - BASIC PHOTOMETER

Info

Publication number: RU133606U1
Application number: RU2013125203/28U
Authority: RU
Inventors: Олег Алексеевич Волков; Роберт Алексеевич Круглов; Сергей Александрович Денисенко; Константин Владимирович Константинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Использование: в технике измерения фотометрических параметров, предназначено, преимущественно, для измерения прозрачности атмосферы на аэродроме. Задача: обеспечение контроля загрязнения защитного стекла блока приемо-излучателя каплями дождя и мокрым снегом под влиянием ветра. Сущность: в базисный фотометр, содержащий установленные на одном конце базисной линии источник световых импульсов с зеркальным объективом, первый приемник световых импульсов, а также блок обработки электрических сигналов, и отражатель света, установленный на противоположном конце базисной линии, оптический вход первого приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, проходящей через измеряемую среду и отражатель, электрический выход первого приемника световых импульсов соединен с первым входом блока обработки, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов, выход блока обработки связан с первым его входом через устройство нормирования амплитуд сигналов, второй приемник световых импульсов, установленный на противоположном от источника световых импульсов конце базисной линии рядом с отражателем света, коаксиальный кабель, масштабный усилитель, коммутатор измерительных каналов, блок обработки электрических сигналов, имеющий дополнительный третий вход, при этом оптический вход второго приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, а электрический выход - с дополнительным входом блока обработки электрических сигналов через коаксиальный кабель и масштабный усилитель так, что измерительные трассы для первого и второго приемников световых импульсов пространственно совмещены по всей их длине, выход блока обработки связан с первым его входом через коммутатор измерительных каналов и первый выход устройства нормирования амплитуд сигналов, который соединен с первым входом коммутатора измерительных каналов, второй вход которого подключен ко второму выходу устройства нормирования амплитуд сигналов, сопряженному с третьим его входом, который является дополнительным входом блока обработки, выход коммутатора измерительных каналов является выходом базисного фотометра, который соединен с одним из входов коммутатора измерительных каналов в зависимости от управляющего сигнала на его входе, а также сравнивающее устройство на два входа, один из которых соединен с выходом устройства нормирования амплитуд сигналов, сопряженным со вторым и третьим его входами, третий выход устройства нормирования амплитуд сигналов сопряжен со вторым и первым его входами и с другим входом сравнивающего устройства, а управляющий вход масштабного усилителя соединен с выходом сравнивающего устройства, отражатель света выполнен в виде сферического зеркала, установленного соосно с объективом второго приемника световых импульсов в его фокальной плоскости с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом радиус сферического зеркала равен фокусному расстоянию объектива второго приемника световых импульсов, а второй приемник световых импульсов установлен у задней поверхности сферического зеркала на оптической оси объектива, причем отражающая поверхность зеркала выполнена полупрозрачной, дополнительно введены третий приемник световых импульсов, светоделительная пластина, формирователь управляющего сигнала, электронный ключ и светонепроницаемый экран, установленный перед третьим приемником световых импульсов, при этом диаметр светонепроницаемого экрана равен диаметру отверстия полевой диафрагмы первого приемника световых импульсов, светоделительная пластина установлена между первым и третьим приемниками световых импульсов на одинаковом расстоянии от них, светочувствительные площадки приемников световых импульсов обращены навстречу друг другу, блок обработки электрических сигналов содержит формирователь управляющего сигнала, один вход которого подключен к выходу третьего приемника световых импульсов, другой вход соединен с выходом первого приемника световых импульсов и входом устройства нормирования амплитуд сигналов, выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого соединен с выходом коммутатора измерительных каналов, а выход электронного ключа является выходом базисного фотометра. 1 с.п. ф-лы; 1 илл. Usage: in the technique of measuring photometric parameters, it is intended mainly for measuring the transparency of the atmosphere at the aerodrome. Objective: to ensure that the protective glass of the receiving-emitter unit is controlled by rain drops and wet snow under the influence of wind. SUBSTANCE: in a basic photometer containing a light pulse source with a mirror lens mounted at one end of the baseline, a first light pulse receiver, as well as an electrical signal processing unit, and a light reflector mounted on the opposite end of the baseline, the optical input of the first light pulse receiver is connected with a source of light pulses through a segment of the measuring path passing through the measured medium and the reflector, the electrical output of the first receiver of light pulses is connected is connected to the first input of the processing unit, the second input of which is electrically connected to the source of light pulses, the output of the processing unit is connected to its first input through a device for normalizing signal amplitudes, and a second receiver of light pulses mounted at the end of the baseline opposite the light reflector from the source of light pulses , coaxial cable, large-scale amplifier, switch of measuring channels, an electric signal processing unit having an additional third input, while the optical input is of the second light pulse receiver is connected to the light pulse source through a segment of the measuring path, and the electrical output is connected to an additional input of the electric signal processing unit via a coaxial cable and a scale amplifier so that the measuring paths for the first and second light pulse receivers are spatially aligned along their entire length, the output of the processing unit is connected to its first input through the switch of the measuring channels and the first output of the device for normalizing signal amplitudes, which is connected to the first input of the measuring channel switch, the second input of which is connected to the second output of the signal amplitude normalization device, coupled to its third input, which is an additional input of the processing unit, the output of the measuring channel switch is the output of the basic photometer, which is connected to one of the inputs of the measuring channel switch in depending on the control signal at its input, as well as a comparator for two inputs, one of which is connected to the output of the normalization device the signal mass associated with its second and third inputs, the third output of the signal amplitude normalization device is coupled with its second and first inputs and with another input of the comparison device, and the control input of the scale amplifier is connected to the output of the comparison device, the light reflector is made in the form of a spherical mirror, mounted coaxially with the lens of the second receiver of light pulses in its focal plane with the ability to move along the optical axis, while the radius of the spherical mirror is equal to the focal length the distance of the lens of the second light pulse receiver, and the second light pulse receiver is mounted at the rear surface of the spherical mirror on the optical axis of the lens, the reflecting surface of the mirror is translucent, a third light pulse receiver, a beam splitter plate, a driver of the control signal, an electronic key and a lightproof screen are additionally introduced installed in front of the third receiver of light pulses, while the diameter of the opaque screen is equal to the diameter of The aperture of the field diaphragm of the first receiver of light pulses, a beam splitter plate is installed between the first and third receivers of light pulses at the same distance from them, the photosensitive areas of the receivers of light pulses are facing each other, the electric signal processing unit contains a driver of the control signal, one input of which is connected to the output of the third light pulse receiver, the other input is connected to the output of the first light pulse receiver and the input of the normal Bani signal amplitudes, the control signal generator output connected to the control input of the electronic switch, whose input is connected to the output switch of measuring channels, and the electronic key output is the output base photometer. 1 s.p. f-ly; 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике измерения фотометрических параметров и предназначена, преимущественно, для измерения прозрачности атмосферы на аэродроме.The proposed utility model relates to techniques for measuring photometric parameters and is intended primarily for measuring atmospheric transparency at an aerodrome.

К основным средствам, предназначенным для измерения прозрачности атмосферы на аэродроме, относятся базисные фотометры (трансмиссометры). Известны три варианта реализации базисных фотометров. В первом варианте на одном конце базисной линии прибора установлен блок источника света, на другом - приемник света [1].The basic means intended for measuring the transparency of the atmosphere at the aerodrome include basic photometers (transmission meters). Three variants of the implementation of basic photometers are known. In the first version, a light source unit is installed at one end of the device’s baseline, and a light receiver is at the other [1].

Второй вариант отличается тем, что на одном конце базисной линии установлен блок приемоизлучателя, а на другом - отражатель света [2].The second option is characterized in that a transceiver unit is installed at one end of the baseline and a light reflector at the other [2].

Недостатком первых двух вариантов реализации является ограниченный диапазон измерения прозрачности (коэффициента светопропускания).The disadvantage of the first two options for implementation is the limited measurement range of transparency (transmittance).

Третий вариант отличается тем, что содержит второй приемник световых импульсов, размещенный в блоке отражателя, что позволяет расширить на порядок величины диапазон измерения коэффициента светопропускания атмосферы, а также позволяет выполнять контроль достоверности измерений [3].The third option is characterized in that it contains a second receiver of light pulses located in the reflector block, which allows you to expand the measurement range of the atmospheric transmittance by an order of magnitude, and also allows you to control the reliability of measurements [3].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является базисный фотометр [3], содержащий установленные на одном конце базисной линии источник излучения и первый приемник световых импульсов, а также блок обработки электрических сигналов, и отражатель света, установленный на противоположном конце базисной линии, оптический вход первого приемника связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, проходящей через измеряемую среду и отражатель, электрический выход приемника соединен с первым входом блока обработки, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов, выход блока обработки связан с первым его входом через устройство нормирования амплитуд сигналов, второй приемник световых импульсов, установленный на противоположном от излучателя конце базисной линии рядом с отражателем света, коаксиальный кабель, масштабный усилитель, электронный коммутатор, блок обработки электрических сигналов, имеющий дополнительный третий вход, при этом оптический вход второго приемника связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, а электрический выход - с дополнительным входом блока обработки электрических сигналов через коаксиальный кабель и масштабный усилитель так, что измерительные трассы для первого и второго приемников пространственно совмещены по всей их длине, выход блока обработки связан с первым его входом через коммутатор и первый выход устройства нормирования сигналов, который соединен с первым входом коммутатора измерительных каналов, второй вход которого подключен ко второму выходу устройства нормирования сигналов, сопряженному с третьим его входом, который является дополнительным входом блока обработки, выход коммутатора является выходом базисного фотометра, который соединен с одним из входов коммутатора в зависимости от управляющего сигнала на его входе, а также сравнивающее устройство на два входа, один из которых соединен с выходом устройства нормирования амплитуд сигналов, сопряженным со вторым и третьим его входами, третий выход устройства нормирования амплитуд сигналов сопряжен с третьим и первым его входами и с другим входом сравнивающего устройства, а управляющий вход масштабного усилителя соединен с выходом сравнивающего устройства.The closest technical solution to the proposed utility model is a basic photometer [3], which contains a radiation source and a first light pulse receiver installed on one end of the baseline, as well as an electrical signal processing unit, and a light reflector mounted on the opposite end of the baseline, an optical input the first receiver is connected to the source of light pulses through a segment of the measuring path passing through the measured medium and the reflector, the electrical output of the receiver is connected to the first m input of the processing unit, the second input of which is electrically connected to the light pulse source, the output of the processing unit is connected to its first input through a signal amplitude normalization device, a second light pulse receiver mounted on the end of the baseline opposite the light reflector opposite the light reflector, coaxial cable, a large-scale amplifier, an electronic switch, an electrical signal processing unit having an additional third input, while the optical input of the second receiver is connected to the light source pulses through a segment of the measuring path, and the electrical output with an additional input of the electric signal processing unit through a coaxial cable and a scale amplifier so that the measuring paths for the first and second receivers are spatially aligned along their entire length, the output of the processing unit is connected to its first input through the switch and the first output of the signal conditioning device, which is connected to the first input of the measuring channel switch, the second input of which is connected to the second output of the device the normalization of signals associated with its third input, which is an additional input of the processing unit, the output of the switch is the output of the basic photometer, which is connected to one of the inputs of the switch depending on the control signal at its input, as well as a comparator for two inputs, one of which connected to the output of the device for normalizing the amplitudes of the signals, paired with its second and third inputs, the third output of the device for normalizing the amplitudes of the signals is paired with the third and first inputs and comparing them to the input device, and the control input of scaling amplifier connected to the output of the comparator.

Отражатель света в виде сферического зеркала, установленного соосно с объективом приемника излучения в его фокальной плоскости с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом радиус сферического зеркала равен фокусному расстоянию объектива приемника, а приемник излучения установлен у задней поверхности сферического зеркала на оптической оси объектива, причем отражающая поверхность зеркала выполнена полупрозрачной.The light reflector in the form of a spherical mirror mounted coaxially with the lens of the radiation receiver in its focal plane with the ability to move along the optical axis, the radius of the spherical mirror being equal to the focal length of the receiver lens, and the radiation receiver mounted at the rear surface of the spherical mirror on the optical axis of the lens, the reflecting surface of the mirror is made translucent.

Первый приемник световых импульсов и источник световых импульсов с зеркальным объективом объединены в блок приемо-излучателя и закрыт защитным стеклом от влияния открытой атмосферы. Поле зрения первого приемника световых импульсов ограничено полевой диафрагмой.The first receiver of light pulses and a source of light pulses with a mirror lens are combined into a receiver-emitter unit and closed with a protective glass from the influence of an open atmosphere. The field of view of the first receiver of light pulses is limited by the field diaphragm.

Недостатком известного устройства является отсутствие контроля загрязнения защитного стекла блока приемо-излучателя каплями дождя и мокрым снегом под влиянием ветра.A disadvantage of the known device is the lack of pollution control of the protective glass of the receiving-emitter unit with raindrops and wet snow under the influence of wind.

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение контроля загрязнения защитного стекла блока приемо-излучателя каплями дождя и мокрым снегом под влиянием ветра.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to control pollution of the protective glass of the receiving-emitter unit by raindrops and wet snow under the influence of wind.

Для решения поставленной задачи предложен базисный фотометр, который, как и прототип, содержит установленные на одном конце базисной линии источник световых импульсов с зеркальным объективом, первый приемник световых импульсов, а также блок обработки электрических сигналов, и отражатель света, установленный на противоположном конце базисной линии, оптический вход первого приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, проходящей через измеряемую среду и отражатель, электрический выход первого приемника световых импульсов соединен с первым входом блока обработки, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов, выход блока обработки связан с первым его входом через устройство нормирования амплитуд сигналов, второй приемник световых импульсов, установленный на противоположном от источника световых импульсов конце базисной линии рядом с отражателем света, коаксиальный кабель, масштабный усилитель, коммутатор измерительных каналов, блок обработки электрических сигналов, имеющий дополнительный третий вход, при этом оптический вход второго приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через отрезок измерительной трассы, а электрический выход - с дополнительным входом блока обработки электрических сигналов через коаксиальный кабель и масштабный усилитель так, что измерительные трассы для первого и второго приемников световых импульсов пространственно совмещены по всей их длине, выход блока обработки связан с первым его входом через коммутатор измерительных каналов и первый выход устройства нормирования амплитуд сигналов, который соединен с первым входом коммутатора измерительных каналов, второй вход которого подключен ко второму выходу устройства нормирования амплитуд сигналов, сопряженному с третьим его входом, который является дополнительным входом блока обработки, выход коммутатора измерительных каналов является выходом базисного фотометра, который соединен с одним из входов коммутатора измерительных каналов в зависимости от управляющего сигнала на его входе, а также сравнивающее устройство на два входа, один из которых соединен с выходом устройства нормирования амплитуд сигналов, сопряженным со вторым и третьим его входами, третий выход устройства нормирования амплитуд сигналов сопряжен со вторым и первым его входами и с другим входом сравнивающего устройства, а управляющий вход масштабного усилителя соединен с выходом сравнивающего устройства, отражатель света выполнен в виде сферического зеркала, установленного соосно с объективом второго приемника световых импульсов в его фокальной плоскости с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом радиус сферического зеркала равен фокусному расстоянию объектива второго приемника световых импульсов, а второй приемник световых импульсов установлен у задней поверхности сферического зеркала на оптической оси объектива, причем отражающая поверхность зеркала выполнена полупрозрачной.To solve this problem, a basic photometer is proposed, which, like the prototype, contains a light pulse source with a mirror lens mounted at one end of the baseline, a first light pulse receiver, as well as an electrical signal processing unit, and a light reflector mounted on the opposite end of the baseline , the optical input of the first receiver of light pulses is connected to the source of light pulses through a segment of the measuring path passing through the measured medium and the reflector, electric the output of the first light pulse receiver is connected to the first input of the processing unit, the second input of which is electrically connected to the light pulse source, the output of the processing unit is connected to its first input through the signal amplitude normalization device, the second light pulse receiver mounted on the opposite end from the light pulse source baseline next to the light reflector, coaxial cable, large-scale amplifier, measuring channel switcher, an electrical signal processing unit with additional an additional third input, while the optical input of the second light pulse receiver is connected to the light pulse source through a segment of the measuring path, and the electrical output is connected to the additional input of the electric signal processing unit through a coaxial cable and a scale amplifier so that the measuring paths for the first and second light receivers pulses are spatially aligned along their entire length, the output of the processing unit is connected with its first input through the switch of the measuring channels and the first output of the device the normalization of the amplitudes of the signals, which is connected to the first input of the switch of the measuring channels, the second input of which is connected to the second output of the device for normalizing the amplitudes of the signals, paired with its third input, which is an additional input of the processing unit, the output of the switch of the measuring channels is the output of the base photometer, which is connected to one of the inputs of the switch of the measuring channels, depending on the control signal at its input, as well as a comparator for two inputs, one of which is connected to the output of the signal amplitude normalization device coupled to its second and third inputs, the third output of the signal amplitude normalization device is connected to its second and first inputs and to the other input of the comparison device, and the control input of the scale amplifier is connected to the output of the comparison device, the light reflector made in the form of a spherical mirror mounted coaxially with the lens of the second receiver of light pulses in its focal plane with the ability to move along the optical si, the radius of the spherical mirror is equal to the focal length of the lens of the second light pulse receiver, and the second light pulse receiver is mounted at the rear surface of the spherical mirror on the optical axis of the lens, and the reflective surface of the mirror is made translucent.

В отличие от прототипа в базисный фотометр дополнительно введены третий приемник световых импульсов, светоделительная пластина, формирователь управляющего сигнала, электронный ключ и светонепроницаемый экран, установленный перед третьим приемником световых импульсов, при этом диаметр светонепроницаемого экрана равен диаметру отверстия полевой диафрагмы первого приемника световых импульсов, светоделительная пластина установлена между первым и третьим приемниками световых импульсов на одинаковом расстоянии от них, светочувствительные площадки приемников световых импульсов обращены навстречу друг другу, блок обработки электрических сигналов содержит формирователь управляющего сигнала, один вход которого подключен к выходу третьего приемника световых импульсов, другой вход соединен с выходом первого приемника световых импульсов и входом устройства нормирования амплитуд сигналов, выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого соединен с выходом коммутатора измерительных каналов, а выход электронного ключа является выходом базисного фотометра.In contrast to the prototype, a third light pulse receiver, a beam splitter plate, a control signal shaper, an electronic key and a lightproof screen installed in front of the third light pulse receiver are additionally introduced into the base photometer, while the diameter of the lightproof screen is equal to the diameter of the aperture of the field diaphragm of the first light pulse receiver, beam splitter the plate is installed between the first and third light pulse receivers at the same distance from them, photosensitive The light detector receivers are facing each other, the electric signal processing unit contains a control signal shaper, one input of which is connected to the output of the third light pulse receiver, the other input is connected to the output of the first light pulse receiver and the input of the signal amplitude normalization device, and the output of the control signal shaper connected to the control input of the electronic key, the input of which is connected to the output of the switch of the measuring channels, and the output is electronically is the output of the key base photometer.

Сущность полезной модели заключается в том, что, благодаря введению дополнительного третьего приемника световых импульсов, установленного соосно с первым приемником световых импульсов, так, что их светочувствительные площадки приемников обращены навстречу друг другу, введению светоделительной пластины, установленной между первым и третьим приемниками световых импульсов на одинаковом расстоянии от них, а также введению светонепроницаемого экрана, установленного в непосредственной близости от его светочувствительной площадки третьего приемника световых импульсов соосно с ним, введению электронного ключа с управляющим входом и формирователя управляющего сигнала, причем выход третьего приемника световых импульсов подключен к входу формирователя управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, вход которого соединен с выходом коммутатора измерительных каналов фотометра, выход электронного ключа является выходом базисного фотометра, оказалось возможным обеспечить контроль загрязнения защитного стекла блока приемо-излучателя каплями дождя и мокрым снегом.The essence of the utility model lies in the fact that, thanks to the introduction of an additional third receiver of light pulses mounted coaxially with the first receiver of light pulses, so that their photosensitive areas of the receivers are facing each other, the introduction of a beam splitting plate installed between the first and third receivers of light pulses on the same distance from them, as well as the introduction of a lightproof screen installed in the immediate vicinity of its photosensitive area of the light pulse receiver coaxially with it, the introduction of an electronic key with a control input and a driver of the control signal, the output of the third receiver of light pulses connected to the input of the driver of the control signal, the output of which is connected to the control input of the electronic key, the input of which is connected to the output of the switch of the measuring channel of the photometer , the output of the electronic key is the output of the basic photometer, it turned out to be possible to control the pollution of the protective glass of the receiving-emitting unit A rain drops and wet snow.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором на фиг.1 - изображена схема предлагаемого базисного фотометра.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, in which figure 1 - shows a diagram of the proposed basic photometer.

Базисный фотометр содержит источник световых импульсов 1 и первый приемник световых импульсов 2, а также блок обработки электрических сигналов 3, и масштабный усилитель 4, установленные на одном конце базисной линии, отражатель света 5 и второй приемник световых импульсов 6, электрически связанный с блоком обработки электрических сигналов 3 через коаксиальный кабель, оптический вход первого приемника световых импульсов 2 связан с источником световых импульсов 1 через отрезок измерительной трассы (L), проходящей через измеряемую среду и отражатель 5, установленный на расстоянии L/2 от источника световых импульсов 1, оптический вход второго приемника световых импульсов 6а связан с источником световых импульсов 1 через отрезок измерительной трассы L/2, равный длине базисной линии прибора, электрический выход первого приемника световых импульсов 2 подключен к первому входу 7 блока обработки электрических сигналов 3, электрический выход второго приемника световых импульсов 6 подключен ко второму входу 8 блока обработки электрических сигналов 3 через масштабный усилитель 4, третий вход 9 блока обработки электрических сигналов 3 электрически связан с источником световых импульсов 1.The base photometer contains a light pulse source 1 and a first light pulse receiver 2, as well as an electric signal processing unit 3, and a scale amplifier 4 mounted at one end of the baseline, a light reflector 5 and a second light pulse receiver 6, electrically connected to the electric processing unit signals 3 through a coaxial cable, the optical input of the first receiver of light pulses 2 is connected to the source of light pulses 1 through a segment of the measuring path (L) passing through the measured medium and fuse 5 installed at a distance L / 2 from the source of light pulses 1, the optical input of the second receiver of light pulses 6a is connected to the source of light pulses 1 through a segment of the measuring path L / 2, equal to the length of the baseline of the device, the electrical output of the first receiver of light pulses 2 is connected to the first input 7 of the electric signal processing unit 3, the electrical output of the second light pulse receiver 6 is connected to the second input 8 of the electric signal processing unit 3 through a scale amplifier 4, the third input Code 9 of the electric signal processing unit 3 is electrically connected to the light pulse source 1.

Блок обработки электрических сигналов 3 содержит коммутатор измерительных каналов 10, устройство нормирования амплитуд сигналов 11, сравнивающее устройство 12. Входы коммутатора измерительных сигналов 10 подключены к выходам 7/9 и 8/9 устройства нормирования амплитуд сигналов 11, входы сравнивающего устройства 12 соединены с выходами 8/9 и 7/8 устройства нормирования амплитуд сигналов 11.The electric signal processing unit 3 comprises a switch for measuring channels 10, a device for normalizing the amplitudes of the signals 11, a comparator 12. The inputs of the switch for measuring signals 10 are connected to the outputs 7/9 and 8/9 of a device for regulating the amplitudes of the signals 11, and the inputs of the comparing device 12 / 9 and 7/8 of the device for normalizing signal amplitudes 11.

Входы 7, 8 и 9 устройства нормирования амплитуд сигналов 11 являются входами блока обработки электрических сигналов 3, выходом которого является выход коммутатора измерительных сигналов 10. Выход 13 сравнивающего устройства 12 подключен к управляющему входу масштабного усилителя 4.The inputs 7, 8 and 9 of the device for normalizing the amplitudes of the signals 11 are the inputs of the processing unit of the electrical signals 3, the output of which is the output of the switch of the measuring signals 10. The output 13 of the comparison device 12 is connected to the control input of the scale amplifier 4.

Отражатель света 5 выполнен в виде сферического зеркала 14, установленного соосно с объективом приемника световых импульсов 6а в его фокальной плоскости с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом радиус сферического зеркала 14 равен фокусному расстоянию объектива приемника световых импульсов, а приемник световых импульсов установлен у задней поверхности сферического зеркала 14 на оптической оси объектива приемника световых импульсов 6а, причем отражающая поверхность сферического зеркала 14 выполнена полупрозрачной.The light reflector 5 is made in the form of a spherical mirror 14 mounted coaxially with the lens of the light pulse receiver 6a in its focal plane with the ability to move along the optical axis, while the radius of the spherical mirror 14 is equal to the focal length of the lens of the light pulse receiver, and the light pulse receiver is mounted at the rear the surface of the spherical mirror 14 on the optical axis of the lens of the receiver of light pulses 6a, and the reflective surface of the spherical mirror 14 is made translucent.

Базисный фотометр содержит третий приемник световых импульсов 16, светоделительную пластину 15, электронный ключ 18, перед третьим приемником световых импульсов 16 установлен светонепроницаемый экран 17, диаметр которого равен диаметру отверстия полевой диафрагмы первого приемника световых импульсов 2, светоделительная пластина 15 установлена между первым 2 и третьим 16 приемниками световых импульсов на одинаковом от них расстоянии, блок обработки электрических сигналов 3 содержит формирователь управляющего сигнала 19, один вход которого подключен к выходу третьего приемника световых импульсов 16, другой вход соединен с выходом первого приемника световых импульсов 2 и входом 7 устройства нормирования амплитуд сигналов 11, выход формирователя управляющего сигнала 19, подключен к управляющему входу электронного ключа 18, вход которого соединен с выходом коммутатора измерительных каналов 10, а выход электронного ключа 18 является выходом базисного фотометра.The basic photometer contains a third light pulse receiver 16, a beam splitter plate 15, an electronic key 18, a light-tight screen 17 is installed in front of the third light pulse receiver 16, the diameter of which is equal to the diameter of the aperture of the field diaphragm of the first light pulse receiver 2, a beam splitter plate 15 is installed between the first 2 and third 16 receivers of light pulses at the same distance from them, the processing unit of the electrical signals 3 contains a driver of the control signal 19, one input of which is connected to the output of the third receiver of light pulses 16, the other input is connected to the output of the first receiver of light pulses 2 and the input 7 of the device for normalizing signal amplitudes 11, the output of the driver of the control signal 19 is connected to the control input of the electronic key 18, the input of which is connected to the output of the switch of the measuring channels 10, and the output of the electronic key 18 is the output of the basic photometer.

Работа базисного фотометра осуществляется следующим образом.The operation of the basic photometer is as follows.

Источник световых импульсов 1 формирует световой поток в направлении отражателя 5. Одновременно электрические сигналы, пропорциональные интенсивности излучаемых импульсов, поступают на вход 9 блока обработки электрических сигналов 3. Отражатель 5 возвращает световые импульсы на первый приемник световых импульсов 2.The source of light pulses 1 generates a light flux in the direction of the reflector 5. At the same time, electrical signals proportional to the intensity of the emitted pulses are fed to the input 9 of the electric signal processing unit 3. Reflector 5 returns the light pulses to the first receiver of light pulses 2.

В блоке обработки электрических сигналов 3 устройство нормирования амплитуд сигналов 11 измеряет отношение амплитуд сигналов, ослабленных измеряемой средой на отрезке трассы, равном удвоенной длине базисной линии, к амплитудам излучаемых импульсов. Дополнительно устройство нормирования амплитуд сигналов 11 измеряет отношение амплитуд сигналов на входе, полученных от второго приемника световых импульсов 6, ослабленных измеряемой средой на отрезке трассы, равном длине базисной линии, к амплитудам, излучаемых импульсов. На вход 8 блока обработки электрических сигналов 3 сигналы от второго приемника световых импульсов 6 поступают после прохождения по коаксиальному кабелю 1 и каналу масштабного усилителя 4. При относительно высокой прозрачности измеряемой среды уровни нормированных сигналов, поступающих от обоих приемников световых импульсов, будут практически одинаковы.In the processing unit of the electrical signals 3, the device for normalizing the amplitudes of the signals 11 measures the ratio of the amplitudes of the signals attenuated by the measured medium over a segment of the path equal to twice the length of the baseline to the amplitudes of the emitted pulses. Additionally, the device for normalizing the amplitudes of the signals 11 measures the ratio of the amplitudes of the signals at the input received from the second receiver of light pulses 6 attenuated by the measured medium on a segment of the path equal to the length of the baseline to the amplitudes of the emitted pulses. At the input 8 of the electric signal processing unit 3, the signals from the second receiver of light pulses 6 are received after passing through the coaxial cable 1 and the channel of the scale amplifier 4. With relatively high transparency of the measured medium, the levels of normalized signals coming from both receivers of light pulses will be almost the same.

По мере ухудшения прозрачности среды уровень сигналов, поступающих от первого приемника световых импульсов 2, уменьшается быстрее по отношению к сигналам от второго приемника световых импульсов 6. При большой оптической плотности среды сигнал от первого приемника световых импульсов 2 становится слишком малым для того, чтобы выполнять приемлемые по точности измерения. Сигнал на выходе второго приемника световых импульсов 6 оказывается заметно больше, что и позволяет расширить нижний предел измерения. Например, в случае, когда сигнал па выходе первого приемника световых импульсов 2 уменьшается до 1% своей исходной величины, соответствующей высокой прозрачности среды, сигнал на выходе второго приемника световых импульсов 6 оказывается на порядок величины больше и составляет 10% исходной величины. Это объясняется тем, что сигнал, прежде чем он будет принят первым приемником световых импульсов 2, пройдет измеряемую среду дважды - в прямом и обратном направлении, в то время как сигнал, примятый вторым приемником световых импульсов 6, пройдет через измеряемую среду лишь в одном направлении. Измеренное значение коэффициента пропускания в первом случае равно квадрату коэффициента пропускания во втором случае, то есть

. Если, например, К₂=0,1, то К₁=0,01. Таким образом, при заданной погрешности измерения оказывается возможным на порядок величины расширить диапазон измерения коэффициента светопропускания. В зависимости от сигнала на управляющем входе блока обработки электрических сигналов 3 на выход прибора поступает сигнал, пропорциональный К₁ или К₂.As the transparency of the medium deteriorates, the level of signals from the first receiver of light pulses 2 decreases faster with respect to the signals from the second receiver of light pulses 6. With a high optical density of the medium, the signal from the first receiver of light pulses 2 becomes too small to fulfill acceptable by measurement accuracy. The signal at the output of the second receiver of light pulses 6 is much larger, which allows you to expand the lower limit of measurement. For example, in the case when the signal at the output of the first receiver of light pulses 2 decreases to 1% of its initial value, which corresponds to high transparency of the medium, the signal at the output of the second receiver of light pulses 6 is an order of magnitude larger and 10% of the original value. This is because the signal, before it is received by the first receiver of light pulses 2, will pass the measured medium twice - in the forward and reverse directions, while the signal received by the second receiver of light pulses 6 will pass through the measured medium in only one direction . The measured transmittance in the first case is equal to the square of the transmittance in the second case, i.e.

. If, for example, K ₂ = 0.1, then K ₁ = 0.01. Thus, for a given measurement error, it is possible to expand the measurement range of the transmittance by an order of magnitude. Depending on the signal at the control input of the electric signal processing unit 3, a signal proportional to K ₁ or K _{2 is} supplied to the output of the device.

Блок обработки электрических сигналов 3, кроме того, выполняет непрерывный контроль достоверности измерений путем сравнения сигналов, поступающих от первого 2 и второго 6 приемников световых импульсов после их нормирования в устройстве нормирования амплитуд сигналов 11.The processing unit of the electrical signals 3, in addition, performs continuous monitoring of the reliability of the measurements by comparing the signals from the first 2 and second 6 receivers of light pulses after normalization in the device for normalizing the amplitudes of the signals 11.

Контроль достоверности измерений в предложенном устройстве возможен благодаря пространственному совмещению основной (L) и дополнительной (L/2) измерительных трасс, ограниченных базисной линией прибора (L/2). Световой импульс проходит один и тот же отрезок среды на обеих измерительных трассах.Monitoring the reliability of measurements in the proposed device is possible due to the spatial combination of the main (L) and additional (L / 2) measuring paths, limited by the baseline of the device (L / 2). The light pulse passes the same segment of the medium on both measuring paths.

Блок обработки электрических сигналов 3 выполняет контроль достоверности с помощью сравнивающего устройства 12, на входы которого поступают сигналы с выходов 8/9 и 7/8 устройства нормирования амплитуд сигналов 11. На своем выходе 7/8 устройства нормирования амплитуд сигналов 11 формирует сигнал, пропорциональный отношению уровней сигналов на его основном и дополнительном входах, то есть сигнал, равный отношению К_осн(L)/К_доп(L/2). При этом на выходе 8/9 имеется сигнал, пропорциональный К_доп(L/2). Указанные сигналы действуют на входах сравнивающего устройства 12, выход которого 13 соединен с управляющим входом масштабного усилителя 4. Коэффициент передачи масштабного усилителя 4 устанавливается благодаря действию этой обратной связи таким, чтобы обеспечивалось равенство сигналов на входах сравнивающего устройства 12, то есть: К_осн(L)/(К_допL/2)=(К_допL/2).The electric signal processing unit 3 performs reliability control using a comparator 12, the inputs of which receive signals from the outputs 8/9 and 7/8 of the signal amplitude normalization device 11. At its output 7/8, the signal amplitude normalization device 11 generates a signal proportional to the ratio signal levels at its primary and secondary inputs, that is, a signal equal to the ratio of K _OSN (L) / K _add (L / 2). In this case, at the output 8/9 there is a signal proportional to K _add (L / 2). These signals act on the inputs of the comparison device 12, the output of which 13 is connected to the control input of the scale amplifier 4. The transmission coefficient of the scale amplifier 4 is set due to the action of this feedback so that the signals at the inputs of the comparison device 12 are equal, that is, K _main (L ) / (To _add L / 2) = (To _add L / 2).

Это возможно в случае идентичности коэффициентов передачи элементов в обоих измерительных каналах. Если, например, коэффициент передачи второю приемника световых импульсов 6 изменяется под воздействием дестабилизирующих факторов, то изменение будет автоматически скомпенсировано блоком обработки электрических сигналов 3.This is possible if the transmission coefficients of the elements in both measurement channels are identical. If, for example, the transmission coefficient of the second light pulse receiver 6 changes under the influence of destabilizing factors, the change will be automatically compensated by the electric signal processing unit 3.

При отсутствии загрязнений защитного стекла 20 световой поток, возвращенный отражателем на зеркальный объектив 2а блока приемо-излучателя фокусируется в пределах полевой диафрагмы приемника световых импульсов 2, а светоделительная пластина 15 направляет световой поток на светонепроницаемый экран 17 дополнительного третьего приемника световых импульсов 16.In the absence of contamination of the protective glass 20, the light flux returned by the reflector to the mirror lens 2a of the receiver-emitter unit is focused within the field diaphragm of the light pulse receiver 2, and the beam splitter plate 15 directs the light flux to the lightproof screen 17 of the additional third light pulse receiver 16.

При этом электрический сигнал на выходе третьего приемника световых импульсов 16 отсутствует.In this case, the electric signal at the output of the third receiver of light pulses 16 is absent.

Если на защитном стекле 20 осаждаются капли дождя или мокрый снег, то в результате рассеяния часть светового потока оказывается за пределами полевой диафрагмы первого приемника световых импульсов 2, а светоделительная пластина направляет рассеянный свет за пределы светонепроницаемого экрана 17 на светочувствительную поверхность дополнительного третьего приемника световых импульсов 16, на выходе которого формируется электрический сигнал.If raindrops or wet snow are deposited on the protective glass 20, then as a result of scattering, part of the light flux is outside the field diaphragm of the first light pulse receiver 2, and the beam splitter directs the scattered light outside the lightproof screen 17 to the photosensitive surface of the additional third light pulse receiver 16 at the output of which an electrical signal is generated.

Этот электрический сигнал усиливается формирователем управляющего сигнала 19 и направляется на управляющий вход электронного ключа 18. Электронный ключ 18 блокирует выходной сигнал коммутатора измерительных каналов 10 и передает на выход базисного фотометра сигнал о наличии загрязнения защитного стекла 20.This electrical signal is amplified by the driver of the control signal 19 and sent to the control input of the electronic key 18. The electronic key 18 blocks the output signal of the switch of the measuring channels 10 and transmits to the output of the base photometer a signal about the presence of contamination of the protective glass 20.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Ковалев В.А. Видимость в атмосфере и ее определение, - Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с.83.1. Kovalev V.A. Visibility in the atmosphere and its definition, - L .: Gidrometeoizdat, 1988, p. 83.

2. Приборы и установки для метеорологических измерений на аэродромах. / Под ред. Л.П. Афиногенова и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с.35 - 40.2. Instruments and installations for meteorological measurements at aerodromes. / Ed. L.P. Afinogenova et al. - L .: Gidrometeoizdat, 1981, p. 35 - 40.

3. Российская Федерация, патент №105992, МПК: G01J 1/44, опубл. 27.06.2011 г.- прототип.3. Russian Federation, patent No. 105992, IPC: G01J 1/44, publ. 06/27/2011 - the prototype.

Claims

A base photometer comprising a light pulse source with a mirror lens mounted at one end of the baseline, a first light pulse receiver, and an electrical signal processing unit and a light reflector mounted on the opposite end of the baseline, the optical input of the first light pulse receiver is connected to the light pulse source through a segment of the measuring path passing through the measured medium and the reflector, the electrical output of the first receiver of light pulses is connected to the first the processing unit, the second input of which is electrically connected to the light pulse source, the output of the processing unit is connected to its first input through a signal amplitude normalization device, a second light pulse receiver mounted at the end of the baseline opposite the light reflector from the light pulse source, coaxial cable , a large-scale amplifier, a switch for measuring channels, an electrical signal processing unit having an additional third input, while the optical input of the second receiver the light pulses are connected to the light pulse source through a segment of the measuring path, and the electrical output is connected to an additional input of the electric signal processing unit via a coaxial cable and a scale amplifier so that the measuring paths for the first and second light pulse receivers are spatially aligned along their entire length, output the processing unit is connected with its first input through the switch of the measuring channels and the first output of the device for normalization of signal amplitudes, which is connected to the first input switch of measuring channels, the second input of which is connected to the second output of the device for normalizing signal amplitudes, paired with its third input, which is an additional input of the processing unit, the output of the switch of measuring channels is the output of the basic photometer, which is connected to one of the inputs of the switch of measuring channels, depending on a control signal at its input, as well as a comparator for two inputs, one of which is connected to the output of the signal amplitude normalization device In conjunction with its second and third inputs, the third output of the signal amplitude normalization device is coupled with its second and first inputs and with another input of the comparison device, and the control input of the scale amplifier is connected to the output of the comparison device, the light reflector is made in the form of a spherical mirror mounted coaxial with the lens of the second receiver of light pulses in its focal plane with the ability to move along the optical axis, while the radius of the spherical mirror is equal to the focal length of the lens of the second light pulse receiver, and the second light pulse receiver is mounted at the rear surface of the spherical mirror on the optical axis of the lens, the reflecting surface of the mirror is translucent, characterized in that the third light pulse receiver, a beam splitter plate, a control signal shaper are additionally introduced into the base photometer , an electronic key and a lightproof screen mounted in front of the third light pulse receiver, the diameter being opaque of the screen is equal to the hole diameter of the field diaphragm of the first light pulse receiver, a beam splitter plate is installed between the first and third light pulse receivers at the same distance from them, the light-sensitive areas of the light pulse receivers are facing each other, the electrical signal processing unit contains a control signal shaper, one input of which connected to the output of the third light pulse receiver, another input connected to the output of the first light pulse receiver s and the input of the device for normalizing signal amplitudes, the output of the driver of the control signal is connected to the control input of the electronic key, the input of which is connected to the output of the switch of the measuring channels, and the output of the electronic key is the output of the basic photometer.