SU1057815A1 - Устройство дл определени оптических характеристик атмосферы - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ, содержащее импульсный источник света, оптически св занный с первым фотоприемником с квадратичньЕУ усилением, второй фотоприемник с квадратичным усилением, блок управлени , выход которого соединен с импульсным источником света и с двум  фотоприемниками , блок разности, один вход которого соединен с первым фотоприемником, а другой через усилитель соединен с вторым фотоприемником, выход блока разности соединен с входами амплитудного анализатора, блока сравнени , блока коммутирующего ключа и первого накопител  сигнала, причем выход амплитудного анализатора соедиЕ{ен с вторьм входом блока сравнени , выход которого соединен с вторым входом блокч коммутирующего ключа, вь1ход которого соединен с вторым накопителем сигнала, выход блока делени  подключен к входу регистрирующего прибора , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений , в него введено вычислительное устройство, выполненное в виде последовательно соединенных счетчика времени, блока делени  вычислительного устройства, блока вычислени  показательной функции и вычитани  единиц, блока вычислени  обратной величины и блока умножени , к выходу которого подключены входы двух сумматоров , причем входы сч етчика времени соединены соответственно с выходами амплитудного анализатора и блока сравнени , выход первого накопител  сигналов соединен соответственно с входами блока умножени  и первогО сумматора, выход которого соединен с одним из входов блока делени , другой вход которого соединен с выходом второго сумматора,второй вход которого соединен с выходом, сл второго накопител  сигналов. -ч эо

Description

Изобретение относитс  к атмосферой оптике и метеорологии и может спользоватьс  дл  измерени  прозачности атмосферы/ а также дл  контол  уровн  аэрозольгых з ахр знений ,ак естественного, так и антропогенorQ происхождени ,

Известно устр- ойство дл  определе ни  оптических характеристик атмосферы , содержащее имиульсг ый источник света, сптическк св занный с отоприемником, усилитель, наког:итель сигналов и регистрирующий прибор М .

Недостатком извест.ногсз устройства  вл етс  ограниченна  точность измерений.

Наиболее близким тех:--:ическим реением к изобретению  вл етс  устройство ,дл  определопип оптических характеристик атмосферы, содержащее имг:ульсный источн:- к света, оитически св занный с первым фотоприемником, с квадратичньм усиле.мием, второй фотоприемник с квадргчтичным усилением , блок управлени , выход которого гоёдиЕген с имг-ульсньлм источником света и с двум  (зотоприемниками,. блок раз.;ости, один вход которого соединен с первым фотоприемником. л ДРУГой через усилит с.гп соединен с вторкм фотоприемнико;,- выход б т:ока разности соединен с входами амгип- т уд к о г о а н а л и з а т о Р а , б j i о к а с р а в е ни , блока коммутирующего ключа и первохо Е1акопкте.п  сигнала, причем выход амплитудного анализатора соединен с BTopbLM вход7, сравнени , выход которого св зан с вторы-м входом блока сравне -;;  , выход которого соединен с вторым РХОДОМ блока коммутирующего ключа, выход которого св зан с вторым накопителем сигнала , вглход блока деле}-:и  подключен к входу регистриру още1:чз прибора.

Л с т оч ник излучени  посылает световой импульс в атмосферу. Обратно рассе нный сигнал noriajjaeT только на один из фотоприемников, на другой же фотоприемник попадает только фоновый сигнал.

езул: тат вычитани  сигна.пов с фотоприемникоз попадает на дца параллельных накогп-гтел , вклюГаемых в разное врем  с помощью блока управлени , амлли1удного анализатора и коммутирующего ключа. Сигнал с накопителей поступает в блок делени , который св зан с рег:-1стрирую1иим прибором .

В блоке делени  определ етс  величина отнсииени  интеграла Лп , riaKonj eHHoro на конце сигнала, и интеграла 3 , накопленного за максиУ1ально возможное врем , опг)едел емое характеристиками аппаратуры.

Интехральа, по/гучаемх-г: на выходе накопителей, соответстрс:нно равны

с

,, р-2«.г

Si. Л;(к. е

7

коэффициен1 рассе |1 1Я ;

де индикатриса рассе ни  на:

ад аппаратурна  константа; рассто ние ь-а трассе ровани ;

ева

сигнал расое :- и , прин т: с рассто ние   г ; скорость света в воздухе

-ч|.о

о 0 (-- ) МО U, с - - ма ч с 1 момент обработки с:игнала;

Ь,)

i

т::Г;ем , ко1Д,а п.

1

(

: а л а с .ч а мп л к: т у;; н ым а н  . --. атером 1 п 1 5- 30) ; задаетс  б;1окг;м сразнени: у. св зано с уменглиен ем сигнала до уровн  щумо;.: . Однако величина интс;гралов при

ЗЗачени х

дальности видимости

И

метно отличаетс 

пелип-1н

одо t

и О

ди ; оиать ьоль:11исО ткчес;кие (пор   л 1C а 3 ) , т . е . е , проанализ ; сигналы в 300 д О (} j а 3 f-ie i ь : г чем началь)

- o:i. Г:о;;учаелл.,|й

в прс цессе измсреуш не;,обор иптс.г икл :;а ;-п оугс  во:::ч;-.

i

ееTV, о

ос

р( - : I :;

Ь : bv аг- 1 J

;оГо

ко :ора  возе нкем 5и 2 .

Однако таксе устроИс-j-BO характеризуетс  нед.остаточно высокой тс)Чностью измерений.

Цель изэбретер и  - повы-11ение vc:-4н о с т н и 3 м е р е н и и ,

Дл  достил;ени  указанной п,е/пл в устройство дл;-1 ог:реде; ени  опти-ме-с:ки-Х характорист1- 1 атмосферы, coj;ei;iжаи- ,ее импульсный исто-гник света, оитически св занный с первым фотоприемником , с кгзадрати1ным усилен1е второй фотоприемвик с квадратичным усилением, блох: управлени , выход которого соед1И1ен с импульсн1Л 1 источни сом и с Д1зум  фОто-П-иекниками , блок разности, один вход KOTOpoi-o сс едкнен с первым фотоприемником , а др -г-ой через ycnju-iTeji;. соединен с вторым фотоприемником, выход блокгг разности соединен с входами ах.плитудно1О aHajn-sBaropa , бг1ока сравнени , блока коммутирующего к;;:-оча и первого накопите7:  сигна/;а, причем выход амплитудного ai-anviBcrropa соелинер с вторым входом блока .сравнени , выход которого соелинен с вторым входом блока коммутирующег к-люча, выход которого ооелинен с вторым ,накопителем сигна., выход блока делени  лодкл-очен к зходу регистрирующего прибора,   зелено Biiiчислительное устройство, выполненнс в виде последовательно соединенных счетчика времени, блока делени  вычислительного устройства, блока вычислени  пока зател/.ной функции и вычитани  единицы, блока вычислени  обратной величины и блока умножени  к выходу которого подкльэчены входы двух сумматоров, причем входы счетчика времени соединены соответствен но с выходами амплитудного анализатора и блока сравнении, выход перво го нако 1итс-л  сигналов соединен соответственно с входами умноже ни  и первого сумматора, выход кото рого соелинен с одним из входов бло ка делени , ;;ругой вход которого соединен с выходом второго сумматор второй вход которого соединен с выходом второго накопител  сигналов. При noMOin:- вычислительного устройства рассчитываетс  величина медобора интегралов по формуле 3- f ,-, , I мэкс- о| ,: w.aec - (, iiTfLJ .LlL 5(,, г,-г и 5 ( о ) где b ( р, ) - значение функци S (г в точках г, и г, . Соот - О1; е11ие получено интегри рованием (1) в дложении равенств c,L от Го лученное значение В тдобавл етс  к интегралам О, и , и скорректирова 00UO тичины 3,J5iridr и 3;--J5l ные вели поступают на блбк делени , На чертеже, показана стру турна  схема усрийства. Устройство содержит импульсный источник 1 света, опт г-1ески св занный с первьил фотоприемником 2, второй фотоприемник 3 с квадратичным усилением, блок 4 управлени , выход которого соединен с импульсным источником 1 света, и с двум  фотопри емниками 2 и 3, блок 5 разности,оди вход которого соединен с первым фотоприемником 2, а другой через усилитель 6 св зан с зторыз.1 фотоприемн ком 3, выход блока 5 разности соеди нен с вхопами амплитудного анализатора 7, блока 8 сравнени , блока 9 коммутирующего ключа и первогО нако пител  10 сигнала, причем выход амплитудного анализатора 7 соединен с вторым входом блока 8 сравнени , выход которого св зан с вторым входом блока 9 коммутирующего ключа, выход которого соединен с вторым акопителем 11 сигр)ала, выход блока I2 делеь:и  подключен к входу регистрирующего прибора 13, вычислительное устройство 14, выполненное в виде последовательно соединенных счетчика 15 времени, блока 16 делени  вычислительного устройства, блока 17 вы1 гислени  показательной функции и вычитани  единицы, блока 18 вычислени  обратной величины и блока 19 умножени , к выходу которого подключены входы двух сумматоров /(J и ZI, причем входы счетчика 15 времени соединены соответственно с, выходом амплитудного анализатора 7 и блока 8 сравнени , выход первого накопител  10 сигналов соединен ..оответ.ственно с входами блока 19 утч-шохени  и первого сумматора 21, выход которого св зан с одним из входов блока 12 делени , другой вход которого соединен с выходом второго сумматора 20, второй вход которого . св зан с выходом второго накопител  I1сигналов. Устройство работает следующим образом. Импульсный источник 1 света излучает :мпульс малой длительности в атмосферу . Рассе нный в обратном напра:-1легП1и сигнал принимаетс  фотоприемниками 2 и 3 с усилением, нарастающим пропорционально квадрату времени , отсчитываемого от момента излучени  импульса света. Запуск блоков 1 , 2 и 3 осупдествл етс  импульсами блока 4 управлени . Сигн-ал на втором фотоприемНике 3. св зан только- с уровнем фоновой засветки . Он подаетс  через усилитель 6 на блок 5 разности, где вычитаетс  из сигнала первого фотоприемннка 2, который определ етс  как обратным рассе нием излучаемого импульса, так и уровнем фоновой засветки. С выхода блока 5 разности сигнал, обусловлен-. ный только обратны 1 .рассе нием атмосферой зондирующего излучени , поступает на амплитудный анализатор 7, где запоминаетс  величина S (Гд) сигнала рассе ни  с рассто ни  г , соответствующего полному вхождению излучени  передатчика в поле зрени  приемника, вычисл етс  от нее 1п часть и подаетс  на второй вход блока О сравнени , на первый вход которого подаетс  текущее значение сигнала обратного рассе ни  3(г). При равенстве сигналов на обоих входах блоков из -него выдаетс  импульс открывани  блока коммутирующеro кпгоча 9, через который сигнал обратнпгО рассе ни  подаетс  на второй накопитель 11 сигналов (интеграJs (0dr тор) , где вьтчисл етс  Il Параллельно на первом како п1г1теле сигнала ведетс  вычисление | 5(.r)d В момент фиксации величины 3 { г) амплитудном анализаторе 7 из него выдаетс  импульс запуска счетчика i5 времени (момент времени -Lg ) . При срабатывании блока 8 сравнени  когда текущее значение сигнала рассе ни  упало в п раз по сравнению с начальным отсчетом 5 ( Гд ) f из него выдаетс  импульс {,, по которому в счетчике 15 времени фиксируетс  промежуток времени t, - ig, пропорциональ ный рассто нию Г, . По мере дальнейшего уменьшеьш  сигнала рассе -А его уровень падает до минимального значени  5 здакс некоторого рассто ни  ,c,c Величина5 (г1,(.,(-(, может соответствовать, например, уровню шумов фоновой засветки. В этот момент блок 8 сравнени  выдает импульс ty ,, по которому счетчик 15 времени фиксирует промежуток t,,-,-IQ пропорциональный рассто нию - Гд и оба отсчета поступают в блок 1G делени  вычислительного устройства. равна  величине . В блоке 17 вычислени  показатель HOf функции и вычитани   единицы рас считываетс  эначение 11 11 ; . - J задает част; от начального Ь( значени  сиг-нала S (, ) у по которой срабатывает блок 8 сравнени  Так как Г|  вл етс  функцией устройства ее величина хранитс  в блоке 17, Из вычисленного значени  вычитаетс  единица и результа,т поступает в 5 л OK 18 в ыч и с л е н и   о б р а т и о fi ф у н: : и и н , ткуда величина .,передаетс  блок 19 умножени , в котог- ыЯ i:oc тупает также 10. Рез льтатЙ вы гислени  - I SfriJr мс кс - j 5Ыс)г V, 1 мс,кс о iiroq во втором сумматоре 20 склалываетс  Js(v-ldn с интегралом г, сумматорэ 21 6 интегралом | р С выходов сумматоров 20 и 21 .еличи «Л01Ц,С бО кы J5 vNldr j Sl.rldr j SWcJrj , SWdrtj S dhсобтвётстoГоf .o.a.Kc венно поступают E блок 12 де, ер1и  , од J5()f откуда величина Г4 завна  ,- , - - J SHdr квадрату прозрачности сло  атмосферы между точками д и t , гтоступает в регистрирующий прибор 13. Изобретение за счет корректировки величины недобора интегралов позвол ет значительно повысить точнос ь измерений проэранности атмосферы,  вл ющейс  ов-ноаиой оптической характеристикой атмосферы.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ, содержащее импульсный источник света, оптически связанный с первым фотоприеглником с квадратичным усилением, второй фотоприемник с квадратичным усилением, блок управления, выход которого соединен с импульсным источником 'света и с двумя фотоприемниками, блок разности, один вход которого соединен с первым фотоприемником, а другой через усилитель соединен с вторым фотоприемником, выход блока разности соединен с входами амплитудного анализатора, блока сравнения, блока коммутирующего ключа и первого накопителя сигнала, причем выход амплитудного анализатора соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока коммутирующего ключа, выход которого соединен с вторым накопителем сигнала, выход блока деления подключен к входу регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введено вычислительное устройство, выполненное в виде последовательно соединенных счетчика времени, блока деления вычислительного устройства, блока вычисления показательной функции и вычитания единиц, блока вычисления обратной величины и блока умножения, к выходу которого подключены входы двух сумматоров, причем входы сгетчика времени соединены соответственно с выходами амплитудного анализатора и блока сравнения, выход первого накопителя сигналов соединен соответственно с входами блока умножения и первого сумматора, выход которого соединен с одним из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом второго сумматора,второй вход которого соединен с выходом, второго накопителя сигналов.

   >

   .10 5 7 815