t Изобретение относитс к атмосферной оптике и метеорологии и примен е с дл измерени оптических параметров атмосферы, а также может быть использовано дл контрол уровн аэрозольных загр знений как естественного , так и антропогенного происхождени . Известно устройство дл определе ни оптических характеристик атмосфё ры, содержащее источник излучени , два фотоприемника и блок обработ- ки 1 . Недостатком известного устройства вл етс низка точность измерений. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению вл етс устройст дл определени оптических характери тик атмосферы, содержащее блок управ лени соединенный с импульсным источником излучени и двум фотоприемниками с квадратичным усилением, у одного из которых угол пол зрени целиком охватывает зондирующий пучок и выход подключен к первому входу бл ка разности, а выход второго фотоприемника , с углом пол зрени не перехватывающим зондирующий пучок, через усилитель подключен ко второму входу блока разности, выход которого через амплитудный анализатор подклю чен к первому входу блока сравнени , и два накопител , вход одного из которых подключен к выходу коммутирующего ключа, один из входов которого соединен с выходом блока сравнени , причем выходы обоих накопителей подключены к регистрирующему прибору через блок делени 2j, В известном устройстве блок управлени одновременно запускает импульсный источник излучени и два фотоприемника с квадратичным усилением. Сигнал обратного рассе ни , попадающий только на один из фотоприемников, вместе с сигналом фоновой засветки поступает в бло разности, где из него вычитаетс сигнал фоновой засветки, прин тый вторым фотоприемником. Сигнал с блока разности подаетс на интегратор. Где ведетс накопление сигнала от начального момента времени до максимально возможного, определ емого свойствами аппаратуры (интеграл 3 ) Накопление сигнала на втором накопителе начинаетс с момента времени, . соответствующего уменьшению текущей амплитуды сигнала -в 10-20 раз по сра 83 нению сначальной и до максимально возможного (интеграл 2) Данное устройство , определ к цее прозрачность по отношению двух измеренных интегралов , позвол ет получить необходимую дл потребителей точность 25% только в атмосфере без рко выраженных оптических неоднородностей (облако и др.) 2. Недостатком известного устройства вл етс возможность по влени ошибок измерений прозрачности в существенно неоднородной атмосфере, например при зондировании под углом к горизонту , когда измер етс прозрачность атмосферы вдоль направлени визировани пилота воздушного судна. По вление в- этом случае облачного сло на конце трассы зондировани дает выброс в сигнале рассе ни , которьм увеличивает значение малого интеграла 3 в большей степени, чем большого 3, , а значит завьш1аетс отношение 3 (3,, т.е. прозрачность сло атмосферы между точками в пространстве , соответствующими началу накоплени 3, и 2 Р этом облачный слой не попадает на промер емый участок , т.е. истинное значение прозрачности не измен етс . По вление с,ильньсх сигналов от облаков св зано с большими значени ми членов индикатрис , ответственных за рассе ние назад и со значительным вкладом в сигнал рассе ни от облака многократного рассе ннрго излучени . Цель изобретени - повьппение точ-. ности измерений. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл определени оптических характеристик атмосферы, содержащее блок управлени , соединенньй с-импульсным источником зондирующего излучени и двум фотоприемниками с квадратичным усилением, у одного из которых угол пол зрени охватывает зондирующий пучок и выход подключен к первому входу блока разности, а выход второго фотоприемника через усилитель подключен ко второму входу блока разности, выход которого через амплитудный анализатор подключен к первому входу блока сравнени , и два накопител , вход одного из которых подключен к выходу коммутирующего ключа, один из входов которого соединен с выходом блока сравнени , причем выходы обоих накопителей 3.11 подключены к регистрирующему прибору через блок делени , снабжено блоком фиксации минимального уровн сигнала и блокирующим ключом, входы KOTOpt IX. подключены к выходу блока разности, выход блока фиксации минимального уровн сигнала подключен ко второму входу блокирук цего Ключа, к выходу которого параллельно подключены блок сравнени , второй накопитель и вход коммутирующего ключа. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит импульсный источник излучени 1, два фотоприемника с квадратичным усилением 2 и 3, блок управлени 4, блок разности 5, усилитель 6, амплитудный анализатор 7, блок фиксации минимального уровн сигнала 8, блокирующий ключ 9, блок сравнени 10, коммутирующий, ключ 11, накопители 12 и 15, регистрирующий прибор 13 и блок делени 14. Блок управлени 4 непосредственно подключен к источнику излучени 1 и фотоприемЙикам 2 и 3. Фотоприемники 2 и 3 св заны с источником излучени таким об разом, что угол пол зрени фотоприем ника 2 целиком охватывает зондирующий световой пучок, а в угол пол зрени фотоприемника 3 этот пучок не попадает. Фотоприемник 3 через усили тель 6 соединен с блоком разности 5, на другой вход которого подключен фотоприемник 2. Выход блока разности 5 непосредственно подключен к входам амплитудного анализатора 7, блока фи сации минимального уровн сигнала 8 и блокирук цего ключа 9, второй вход которого соединенс выходом блока 8, а выход - с первым входом блока срав нени 10 и с накопителем 12 через коммутирующий ключ 11, ас накопителем 15 непосредственно. Выход амплитудного анализатора 7 соединен с вто рым входом блока сравнени 10, выход которого соединен с вторым входом коммутирующего ключа 11. Выходы накопителей 12 и 15 присоединены к блоку делени 14, который св зан с регистрирующим прибором 13. Устройство работает следующим образом . . . . . До начала зондировани блок управ лени 4 включает оба фотоприемника 2 и 3, на вход которых одновременно поступает фоновое излучение. Сигнал с фотоприемников 2 и 3 направл етс 3 в блок разности 5 при этом с фотоприемника 3 через усилитель 6. Регулировкой усилител 6 сигнал с фотоприемника 3 усиливают таким образом, чтобы на выходе блока разности 5 получалось нулевое значение. Таким образом , компенсируют попадающую на фотоприемник 2 фоновую составл ющую сигнала . Далее блок управлени 4 одновременно запускает источник излучени 1, который направл ет импульс излучени в атмосферу и фотоприемники 2 и 3. На фотоприемник 2 поступает обратнорассе нный сигнал и фонова составл юща , которые после преобразовани в фотоприемнике в виде электрического сигнала направл ютс в блок разности 5. На фотоприемник 3 поступает только фонова составл юща сигнала , котора после прохождени усилител 6, компенсирует аналогичную составл ющую в рабочем канале - фотоприемнике 2. Таким образом, на выходе блока разности 5,формируетс полезный сигнал , обусловленный только обратным рассе нием излучени атмосферой. Сиг-нал с блока разности 5 разветвл етс и поступает на входы амплитудного анализатора 7, блока фиксации минимального уровн сигнала 8 и блокирующего 9, нормальное положение которого открытое, поэтому сигнал поступает на входы блока сравнени 10, коммутирующего ключа 11 и накопител 15. Нормальное положение ключа - закрытое, поэтому сигнал на накопитель 12 не поступает. Амплитудный анализатор 7 фиксирует максимальное значение эхо-сигнала , которое соответствует полному вхождению зондирунидего светового пучка в поле зрени фотоприемника . 2 и вьщает это значение на вход блока сравнени 10, на другой вход которого поступает текущее значение эхосигнала . Порог блока сравнени 10 устанавливаетс таким образом, чтобы эти значени -сравн лись при уменьшении текущего значени эхосигнала в 10-30 раз. Момент сравнени будет соответствовать дистанции, на которой накопленный сигнал входит в режим насыщени . После этого блок сравнени вьщает команду на открывание коммутирующего ключа 11 и сигнал с выхода блокирун цего ключа У через ключ 11 поступает на вход накопител 12, где производитс его накопление до момента времен соответствующего спаданию текущего значени эхо-сигнала до уровн шумо Дл фиксации этого момента и слу жит блок фиксаций минимального уров н сигнала 8. На вход этого блока поступает текущее значение эхо-сигна ла, которое посто нно сравниваетс с предварительно установленным уровн ( соответствующим, например, уровню йумов), Блок 8 вьщает сигнал на закр вание блокирующего ключа 9, если уровень эхо-сигнала упал ниже установленного минимального уровн и не превысил его в течение некоторого времени, которое определ етс из соображений исключени случайных срабатываний в неоднородной атмосфере . Таким образом, закрывание блоки .рующего ключа 9 предотвращает дальнейшее поступление сигнала на накопи тели и исключает .возможность ошибки измерений из-за вклада сигнала от удаленного облака и из-за вклада от шума, которьш также блокируетс .t The invention relates to atmospheric optics and meteorology and is used to measure the optical parameters of the atmosphere, and can also be used to control the level of aerosol pollution of both natural and anthropogenic origin. A device is known for determining the optical characteristics of an atmosphere, comprising a radiation source, two photodetectors, and a processing unit 1. A disadvantage of the known device is the low measurement accuracy. The closest technical solution to the invention is a device for determining the optical characteristics of the atmosphere, which contains a control unit connected to a pulsed radiation source and two photoreceivers with quadratic amplification, one of which has a viewing field angle entirely connected to the probe beam and the output connected to the first input block of the difference, and the output of the second photodetector, with the angle of the field of view not intercepting the probe beam, is connected via an amplifier to the second input of the difference unit, the output of which is black An amplitude analyzer is connected to the first input of the comparison unit, and two accumulators, one input of which is connected to the output of the switching key, one of the inputs of which is connected to the output of the comparison unit, and the outputs of both accumulators are connected to the recording device through the division unit 2j. The control unit simultaneously starts a pulsed radiation source and two square-amplified photodetectors. The backscatter signal that falls on only one of the photodetectors, together with the backlight signal, enters the difference block, where the backlight signal received by the second photodetector is subtracted from it. The signal from the delta block is fed to the integrator. Where is the accumulation of the signal from the initial moment of time to the maximum possible, determined by the properties of the equipment (integral 3). The accumulation of the signal on the second accumulator begins from the moment of time,. corresponding to a decrease in the current amplitude of the signal — 10–20 times compared to the initial and to the maximum possible (integral 2) This device, by determining the transparency with respect to two measured integrals, allows to obtain the accuracy for consumers of 25% only in the atmosphere without pronounced optical inhomogeneities (cloud, etc.) 2. A disadvantage of the known device is the possibility of the occurrence of measurement errors of transparency in a substantially inhomogeneous atmosphere, for example, when probing at an angle to risontu when measuring the transparency of the atmosphere along the direction of sight of an aircraft pilot. The appearance of a cloud layer at the end of the sounding path in this case gives rise to a scatter signal in the signal, which increases the value of the small integral 3 to a greater extent than the large 3, and hence the ratio 3 (3, i.e., the transparency of the atmosphere layer between points in space corresponding to the beginning of accumulation 3, and 2 In this way, the cloud layer does not fall on the area being measured, i.e. the true transparency value does not change. The appearance of signals from clouds associated with large values of indicatrix members responsible for scissoring back and with a significant contribution to the signal scattered from a cloud of multiple scattered radiation. The purpose of the invention is to vary the measurement accuracy. The goal is achieved by the device for determining the optical characteristics of the atmosphere containing a control unit connected with a pulsed source. probe radiation and two quadratic amplification photodetectors, one of which has a viewing field angle that surrounds the probe beam and the output is connected to the first input of the difference unit, and the second photo output Through the amplifier, it is connected to the second input of the difference unit, the output of which is connected via an amplitude analyzer to the first input of the comparison unit, and two drives, one input of which is connected to the output of the switching key, one of the inputs of which is connected to the output of the comparison unit, and the outputs of both drives 3.11 are connected to the registering device through a dividing unit, equipped with a block for fixing the minimum signal level and a blocking key, KOTOpt IX inputs. connected to the output of the difference unit, the output of the minimum signal level fixing unit is connected to the second input of the blocking Key, the output of which is connected in parallel with the comparison unit, the second drive and the input of the switching key. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains a pulsed radiation source 1, two photodetectors with quadratic amplification 2 and 3, a control unit 4, a difference unit 5, an amplifier 6, an amplitude analyzer 7, a minimum signal level fixing unit 8, a blocking key 9, a comparison unit 10, a switching key, 11 , accumulators 12 and 15, recording device 13 and dividing unit 14. Control unit 4 is directly connected to radiation source 1 and photoreceivers 2 and 3. Photoreceivers 2 and 3 are connected to the radiation source in such a way that the field angle of the photoreceiver 2 is entirely embracing The probe light beam is located, and this beam does not enter the angle of the field of view of the photoreceiver 3. The photodetector 3 is connected via amplifier 6 to a difference block 5, to another input of which a photodetector 2 is connected. The output of difference block 5 is directly connected to the inputs of the amplitude analyzer 7, the minimum signal level receiving unit 8 and the blocking key 9, the second input of which is connected to unit 8, and the output with the first input of the unit of comparison 10 and with the drive 12 via the switching key 11, ac drive 15 directly. The output of the amplitude analyzer 7 is connected to the second input of the comparator unit 10, the output of which is connected to the second input of the switching key 11. The outputs of the accumulators 12 and 15 are connected to the division unit 14, which is connected to the recording device 13. The device operates as follows. . . . . Before the start of probing, the control unit 4 includes both photodetectors 2 and 3, whose input simultaneously receives background radiation. The signal from the photodetectors 2 and 3 is sent 3 to the difference unit 5 from the photodetector 3 through amplifier 6. By adjusting the amplifier 6, the signal from the photodetector 3 is amplified so that the output of the difference unit 5 is zero. Thus, the background component of the signal falling onto the photodetector 2 is compensated. Next, the control unit 4 simultaneously starts the radiation source 1, which directs the radiation pulse into the atmosphere and the photodetectors 2 and 3. The photoreceiver 2 receives a backtracked signal and a background component, which, after being converted into an electric signal in the photodetector, are sent to the difference unit 5 The photodetector 3 receives only the background component of the signal, which, after the passage of the amplifier 6, compensates for a similar component in the working channel — the photodetector 2. Thus, the output of the difference unit and 5, a useful signal is generated due only to the backscattering of radiation by the atmosphere. The signal from the difference block 5 branches out and enters the inputs of the amplitude analyzer 7, the fixing block of the minimum signal level 8 and the blocking 9, the normal position of which is open, therefore the signal goes to the inputs of the comparison block 10, the switching key 11 and the accumulator 15. Normal position the key is closed, so the signal to the drive 12 is not received. The amplitude analyzer 7 captures the maximum value of the echo signal, which corresponds to the full occurrence of the probe of a light beam in the field of view of the photodetector. 2 and this value enters the input of the comparison unit 10, to the other input of which the current value of the echo signal is received. The threshold of the comparison block 10 is set so that these values are compared with a decrease in the current value of the echo signal by a factor of 10-30. The moment of comparison will correspond to the distance at which the accumulated signal enters the saturation mode. After this, the comparator block causes the command to open the switching key 11 and the signal from the output of the locked key U through the key 11 is fed to the input of the accumulator 12, where it is accumulated until the time corresponding to the fall of the current value of the echo signal to the noise level. serves as a block of fixations of the minimum level of the signal 8. The current value of the echo signal, which is constantly compared with the preset level (corresponding, for example, to the yum level), is received at the input of this block; 8 to vschaet signal to CLOSE vanie blocking key 9, if the level of the echo signal has fallen below the minimum level and did not exceed it for some time, which is determined from considerations avoid accidental operation in a heterogeneous environment. Thus, closing the blocks of the dongle 9 prevents further signal flow to the accumulators and eliminates the possibility of measurement errors due to the input of the signal from the remote cloud and due to the contribution from noise, which is also blocked.
Накопленные сигналы с накопителей 12 и 15 направл ютс в блок делени 14, а результат делений, равный про-зрачности атмосферы, поступает в регистрируюп й прибор 13, где может осуществл тьс его дальнейша обработка с целью определени коэффициента рассе ни . Изобретение позвол ет естественным образом ограничить врем накоплени сигнала, исключив вклады -от удаленных плотных метеообразований и тем самым реализовать корректное измерение прозрачности слабонеоднородной атмосферы с высокой плотностью. Что особенно существенно, при этом исключаютс обнадеживающие прогнозы (с завьшен ем прозрачности), которые крайне опасны при метеообслуживании авиации. Так как коэффициент рассе ни пропорционален величине массовой концентрации аэрозол , то таким образом можно контролировать общую степень загр зненности окружающей,среды аэро .золем как естественного, так и антропогенного .происхождени .The accumulated signals from accumulators 12 and 15 are sent to division unit 14, and the result of divisions equal to the transparency of the atmosphere enters the recording device 13, where it can be further processed to determine the scattering coefficient. The invention makes it possible to naturally limit the accumulation time of the signal, eliminating the contributions of remote dense meteorological formations and thereby realize a correct measurement of the transparency of a weakly homogeneous atmosphere with high density. What is especially significant, while excluding the promising forecasts (with the curtailment of transparency), which are extremely dangerous in aviation meteorological services. Since the scattering coefficient is proportional to the magnitude of the mass concentration of the aerosol, this way you can control the overall degree of contamination of the environment, the aero sol environment, both natural and anthropogenic.