RU2617033C1 - Способ калибровки оптического измерителя осадков - Google Patents
Способ калибровки оптического измерителя осадков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617033C1 RU2617033C1 RU2016108180A RU2016108180A RU2617033C1 RU 2617033 C1 RU2617033 C1 RU 2617033C1 RU 2016108180 A RU2016108180 A RU 2016108180A RU 2016108180 A RU2016108180 A RU 2016108180A RU 2617033 C1 RU2617033 C1 RU 2617033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- optical channel
- section
- diameter
- optical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для калибровки оптического измерителя осадков. Заявленный способ калибровки осуществляют с помощью непрозрачного стержня круглого поперечного сечения, который перемещают через оптический канал под прямым углом к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня относительно плоскости оптического канала на всем пути следования стержня, при этом значение поправки для каждого из выделенных участков рассчитываются по формуле:
где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала, Dc - диаметр стержня, - среднее измеренное значение диметра стержня, полученное при его перемещении в участке i. Технический результат - устранение погрешности определения размеров частиц осадков, вызванной неоднородностью светового потока в оптическом канале. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области метеорологического приборостроения. Предлагаемый способ может быть использован для калибровки оптического измерителя осадков, который работает на основе принципа получения и анализа теневых изображений частиц осадков, перекрывающих световой поток в оптическом канале и в котором в качестве фотоприемника функционирует линейный массив светочувствительных элементов (линейный сенсор).
При определении размеров частиц осадков, проходящих через оптический канал измерителя осадков, следует учитывать неоднородность светового потока, вызывающую зависимость погрешности измерений размеров частиц осадков от их местоположения в световом потоке оптического канала. Неоднородность светового потока вызвана несовершенствами оптической системы прибора, которая содержит источник светового потока, систему оптических линз и линейный сенсор. Ошибка измерения размера частиц осадков может достигать значения порядка 0,5 мм, что достаточно существенно, учитывая, что пик распределения капель дождя по размерам приходится на интервал 1,5-2 мм.
Известны способы калибровки, когда для определения калибровочных характеристик оптических измерителей осадков применяли шары определенного диаметра [1], либо непрозрачные диски различного диаметра [2], либо искусственно получаемые капли известного размера [3].
Общий недостаток приведенных способов заключается в трудоемкости выполнения калибровки, обусловленной необходимостью проведения большого количества измерений.
Из известных способов калибровки наиболее близким к предлагаемому является Способ определения калибровочных характеристик оптико-электронного измерителя осадков [4]. Способ заключается в получении величины поправки, вычисляемой при сравнении результатов определения размеров эталонных стальных шаров калибруемым прибором и их диаметром, заявленным производителем.
Для осуществления известного способа поперечное сечение оптического канала прибора условно разбивают по ширине на участки, в каждом из которых может быть затенено известное количество светочувствительных элементов линейного сенсора. После этого в каждом участке проводят определение диаметров эталонных шаров, проходящих через оптический канал под действием силы тяжести. При этом за измеренный диаметр принимается максимальное из зарегистрированных теневых сечений, определяемых по количеству затененных светочувствительных элементов линейного сенсора известного размера. По результатам измерений диаметров множества одинаковых шаров получают среднее значение для данного участка. Величина поправки участка линейного сенсора вычисляется как разность среднего измеренного диаметра и диаметра эталонного шара.
Основной недостаток данного способа заключается в трудоемкости выполнения калибровки оптического измерителя осадков, обусловленной необходимостью измерения диаметра большого количества эталонных шаров, которые должны пройти через определенные области оптического канала.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение процедуры калибровки, сокращение времени и трудозатрат, необходимых для ее успешного проведения.
Технический результат - устранение погрешности определения размеров частиц осадков, вызванной неоднородностью светового потока в оптическом канале.
Технический результат достигается тем, что для калибровки оптического измерителя осадков осуществляют измерение линейных размеров теней эталонных объектов в условно выделенных участках оптического канала, на основании сравнения измеренных значений и эталонных размеров получают значения поправки для каждого из выделенных участков.
В отличие от известного технического решения в предлагаемом способе калибровку осуществляют с помощью непрозрачного стержня круглого поперечного сечения, который горизонтально перемещают через оптический канал перпендикулярно к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня относительно плоскости оптического канала на всем пути стержня, при этом значения поправки для каждого из выделенных участков рассчитываются по формуле:
где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала,
dc - диаметр стержня,
Данный результат достигается за счет уменьшения количества операции, связанных с процессом многократной регистрации эталонных объектов.
Пример реализации способа поясняется рисунками.
На фиг. 1 показано, что стержень круглого поперечного сечения 1 диаметра dc размещают ортогонально плоскости оптического канала 2. Пока стержень находится вне оптического канала, световой поток от источника излучения 3 беспрепятственно достигает всех светочувствительных элементов линейного сенсора приемника 4. Затем стержень горизонтально перемещают между источником светового потока и линейным сенсором оптического измерителя осадков так, что он проходит через оптический канал перпендикулярно к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня Ζ относительно плоскости оптического канала Х-Y на всем пути стержня. При перемещении стержня в оптическом канале происходит затенение группы смежных светочувствительных элементов линейного сенсора в зависимости от положения оси стержня в световом потоке оптического канала.
На фиг. 2 показано вертикальное сечение оптического канала и положение стержня 1 относительно светового потока 2 и линейного сенсора 3. В оптическом канале условно выделяют m участков, в каждом из которых могут быть затенены соответственно n1, n2, … nm светочувствительных элементов. В момент времени t0 стержень находится вне оптического канала, поэтому световой поток беспрепятственно достигает всех светочувствительных элементов линейного сенсора. Пусть N - это количество незатененных светочувствительных элементов линейного сенсора, начиная с первого. Процедура калибровки начинается в момент времени t1, когда стержень не затеняет первый светочувствительный элемент сенсора, то есть при N=1. В процессе перемещения стержня значение N увеличивается на единицу, т.е. Nj+1=Nj+1, где Nj - текущее значение N. Каждый раз, когда выполняется данное условие, осуществляют вычисление значения измеренного диаметра стержня по формуле:
Dj=L⋅pj
где Dj - текущее измеренное значение диаметра стержня, мм;
pj - количество светочувствительных элементов, затененных в текущий момент времени;
L - средний размер светочувствительного элемента линейного сенсора, мм.
Для каждого из выделенных участков вычисляют среднее измеренное значение диаметра стержня, полученное из результатов многократного измерения этого диаметра при перемещении стержня внутри участка. Так, для первого участка, содержащего n1 светочувствительных элементов, в момент времени t2, когда затенено светочувствительных элементов, среднее измеренное значение диаметра стержня определяется соотношением:
Для второго участка, содержащего n2 светочувствительных элементов, в момент времени t4, когда затенено светочувствительных элементов, среднее измеренное значение диаметра стержня определяется соотношением:
Для m-го участка, содержащего nm светочувствительных элементов, в момент времени tS, когда затенено светочувствительных элементов, среднее измеренное значение диаметра стержня определяется соотношением:
Значение поправочного коэффициента для i-го участка получают по формуле:
где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала;
dc - диаметр стержня;
Для того чтобы получить точное значение размера частицы осадков, центр которой прошел через участок i, нужно измеренное значение диаметра D умножить на соответствующий поправочный коэффициент ki.
Литература
1. Kruger A., Krajewski W.F. Two-Dimensional Video Disdrometer: A Description // J. Atmos. Ocean. Technol. 2002. V. 19. P. 602-617.
2. Barthazy E., Goke S., Schefold R., Hogl D. An Optical Array Instrument for Shape and Fall Velocity Measurements of Hydrometeors // J. Atmos. Ocean. Technol. 2004. V. 21. P. 1400-1416.
3. Глущенко A.C. Исследование оптических свойств дождевых капель и разработка измерительных средств дистанционного определения микроструктуры осадков: Автореф. дис. … канд. тех. наук. М.: МГАПИ, 2005. 143 с.
4. Азбукин А.А., Кальчихин В.В., Кобзев А.А., Корольков В.А., Тихомиров А.А. Определение калибровочных характеристик оптико-электронного измерителя атмосферных осадков // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. №05. С. 449-455.
Claims (5)
- Способ калибровки оптического измерителя осадков, по которому осуществляют измерение линейных размеров теней эталонных объектов в условно выделенных участках оптического канала, на основании сравнения измеренных значений и эталонных размеров получают значения поправки для каждого из выделенных участков, отличающийся тем, что калибровку осуществляют с помощью непрозрачного стержня круглого поперечного сечения, который перемещают через оптический канал под прямым углом к направлению светового потока с сохранением ортогональности оси стержня относительно плоскости оптического канала на всем пути следования стержня, при этом значение поправки для каждого из выделенных участков рассчитываются по формуле:
- где ki - значение поправочного коэффициента для i-го участка оптического канала,
- dc - диаметр стержня,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108180A RU2617033C1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Способ калибровки оптического измерителя осадков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108180A RU2617033C1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Способ калибровки оптического измерителя осадков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617033C1 true RU2617033C1 (ru) | 2017-04-19 |
Family
ID=58642672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108180A RU2617033C1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Способ калибровки оптического измерителя осадков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617033C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998000736A1 (en) * | 1996-07-02 | 1998-01-08 | Alka Electronic Aps | Optical flow meter |
US20070132599A1 (en) * | 2005-11-19 | 2007-06-14 | Dufaux Douglas P | Apparatus and method for measuring precipitation |
RU119898U1 (ru) * | 2012-01-10 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптико-электронный двухканальный измеритель осадков |
RU2575181C1 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптический способ измерения атмосферных осадков |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108180A patent/RU2617033C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998000736A1 (en) * | 1996-07-02 | 1998-01-08 | Alka Electronic Aps | Optical flow meter |
US20070132599A1 (en) * | 2005-11-19 | 2007-06-14 | Dufaux Douglas P | Apparatus and method for measuring precipitation |
US8054187B2 (en) * | 2005-11-19 | 2011-11-08 | Noonan Technologies, Llc | Apparatus and method for measuring precipitation |
RU119898U1 (ru) * | 2012-01-10 | 2012-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптико-электронный двухканальный измеритель осадков |
RU2575181C1 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптический способ измерения атмосферных осадков |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103149560B (zh) | Ccd成像侧向激光雷达的标定方法 | |
US20090177426A1 (en) | Light Measurement Method and Apparatus | |
US20180136072A1 (en) | Gas detection, imaging and flow rate measurement system | |
Gromke et al. | Snow particle characteristics in the saltation layer | |
KR20110098127A (ko) | 영상처리기법을 이용한 균열측정시스템의 역치값 보정을 위한 캘리브레이션 장치 및 방법 | |
CN104792498B (zh) | 一种光源动态测试方法 | |
Kiefhaber et al. | High-speed imaging of short wind waves by shape from refraction | |
CN111325793A (zh) | 一种图像测量中基于光斑的像素尺寸动态标定系统和标定方法 | |
KR20170087836A (ko) | 해상에서 다중 채널 영상을 이용한 대기 에어로졸 탐지, 광학두께, 입자크기, 유효 고도 측정, 유효성 검사 시스템 및 방법 | |
JP7116419B2 (ja) | 粒子測定装置、較正方法、および測定装置 | |
CN101726316A (zh) | 内方位元素及畸变测试仪 | |
CN103957404A (zh) | 一种星载推扫式相机点扩散函数的实验室测量装置及方法 | |
RU2617033C1 (ru) | Способ калибровки оптического измерителя осадков | |
CN107615468B (zh) | 雾度的评价方法 | |
Azbukin et al. | Determination of calibration parameters of an optoelectronic precipitation gage | |
RU2561231C1 (ru) | Способ полетной калибровки мультиспектральной аппаратуры космического базирования | |
RU2698743C1 (ru) | Способ поэлементной калибровки оптического измерителя линейных размеров | |
US9164035B2 (en) | Distributive transmissometer | |
CN113341168B (zh) | 基于接触式图像传感器的测速方法、设备及系统 | |
CN109813531A (zh) | 光学系统的调试装置及其调试方法 | |
CN115755230A (zh) | 一种基于粒子图像测速技术的雨滴谱仪 | |
JP5255736B1 (ja) | 放射能汚染の検査装置、その検査方法及びその検査プログラム | |
JP4431705B2 (ja) | 粒径分布測定装置 | |
RU2626016C1 (ru) | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования | |
Konyakhin et al. | Electrooptic converter for measuring linear shifts of the section boards at the main dish of the radiotelescope |