SU1518730A1 - Method of measuring optical characteristics of dispersing media - Google Patents
Method of measuring optical characteristics of dispersing media Download PDFInfo
- Publication number
- SU1518730A1 SU1518730A1 SU884370783A SU4370783A SU1518730A1 SU 1518730 A1 SU1518730 A1 SU 1518730A1 SU 884370783 A SU884370783 A SU 884370783A SU 4370783 A SU4370783 A SU 4370783A SU 1518730 A1 SU1518730 A1 SU 1518730A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- view
- field
- angle
- optical
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Способ измерени оптических характеристик рассеивающих сред относительно к области оптико-физических измерений. Цель изобретени - повышение точности измерений при наличии фоновой засветки и инструментальных ограничений на точность юстировки оптических осей излучател и приемника. Способ заключаетс в предварительном измерении уровн фоновой засветки и смеси сигнала и фона при фиксированном значении угла пол зрени приемника, вычислении промежуточного параметра, характеризующего фоновую погрешность измерени , вычислении оптимального значени угла пол зрени . На основе решени приведенного в формуле уравнени , устанавливают угол зрени равным оптимальному и в дальнейшем осуществл ют излучение оптического сигнала, прием и преобразование рассе нного оптического сигнала в электрический и вычисление искомых оптических характеристик. Благодар проведению последовательности предварительных операций по определению оптимального значени угла пол зрени оптической системы удаетс минимизировать относительную погрешность измерений. 1 ил.A method for measuring the optical characteristics of scattering media relative to the field of optical-physical measurements. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy in the presence of background illumination and instrumental limitations on the accuracy of the alignment of the optical axes of the emitter and receiver. The method consists in preliminarily measuring the level of background illumination and the mixture of signal and background at a fixed value of the field of view of the receiver, calculating an intermediate parameter characterizing the background measurement error, calculating the optimal value of the field of view angle. Based on the solution given in the equation, the angle of view is set to the optimum and the optical signal is then emitted, the scattered optical signal is received and converted into an electrical one, and the desired optical characteristics are calculated. By carrying out a sequence of preliminary operations to determine the optimal value of the field of view of the optical system, it is possible to minimize the relative measurement error. 1 il.
Description
Изобретение относитс к оптико-физическим измерени м и может быть использовано дл контрол уровн аэрозольных загр знений, в оптической локации и т.д.The invention relates to optical physical measurements and can be used to monitor the level of aerosol contamination, in optical location, etc.
Цель изобретени - повышение точности измерений при наличии фоновой засветки и инструментальных ограничений на точность юстировки оптических осей излучател и приемника.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy in the presence of background illumination and instrumental limitations on the accuracy of the alignment of the optical axes of the emitter and receiver.
На чертеже изображена блок-схема устройства, реализуюии го предлагаемый способ.The drawing shows a block diagram of the device, the implementation of the proposed method.
Устройство содержит блок 1 управлени , блок 2 формировани регулируемой задержки, блок 3 распределител импульсов, оптическую систему приемника 4, фотоприемник 5, стробируемый усилитель 6, запоминающее устройство 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, вычислитель 9, излучатель 10, фотоприемник 11 опорного канала, электронный счетчик 12, генератор 13 тактовых импульсов, электромеханический привод 14 и регистратор 15.The device contains a control unit 1, a variable delay formation unit 2, a pulse distributor unit 3, a receiver 4 optical system, a photo-receiver 5, a gated amplifier 6, a memory 7, an analog-to-digital converter (ADC) 8, a transmitter 9, an emitter 10, a photo-receiver 11 reference channel, an electronic counter 12, a generator of 13 clock pulses, an electromechanical drive 14 and a recorder 15.
0000
соwith
(Люсоб осуцес riiJUiior следующим обра л ом .(Lyusob osues riiJUiior as follows.
LS исхч, иом состо нии при сриксиро- иаитплх значе ш х дштьиос гей or чател и приемника до центра визируемого объема исследуемой среды R, и R, угловой расходимости излучени Э и величине углового нол зрени приемника 0, осуществл емс измерение уровн ноступающей фоновой засветки. Дл этого сигналом с блока 1 управлени запускаетс блок 2 фop шpoвaни регулируемой задержки, который осуществл ет временную расстановку упранл щих сигналов, С его выхода сигнал поступает на вход блока 3 распределител импульсол, также управл емого ко- мандаьп с блока 1 , Распредетиггель импульсов (демультиплексор, селектор) направл ет входные сигналы по адресам поступаюпу1м на его управл ющие г ;-и1ды. Фонова засветка через оптическ п систему приемника 4 поступает на .pi го- приемиик 5, преобразуетс в элекгри- ческий сигнал и поступает на строби- руемьш усилитель б. При поступлении на его управл ющий вход стробируюгдего импульса с блока 3 на выходе усршите- л 6 по витс импульс, амплитуда ко- торого пропорциональна интенсивности фона. В запоьпгнающем устройстве 7, включающим в себ пиковьш детектор, операционньй усилитель с высоким входным сопротивлением и сбросовый ключ, этот импульс расшир етс до необходимой дл работы последующих устройств величины, преобразуетс в цифров та форму в АЦП 8 и подаетс в вьшисли- тель 9. Сброс запоминающего устройст- ва 7 и запуск АЦП 8 производитс импульсами с блока 3 распределени импульсов .LS ishch, in a state with shriksihaaplh values w x dstios gay or chatel and receiver to the center of the sighted volume of the investigated medium R, and R, the angular divergence of the radiation E and the magnitude of the angular view of the receiver 0, measure the level of the background illumination. For this, a signal from control unit 1 starts a block of 2 fopes of adjustable delay, which realizes the time distribution of the control signals, From its output, a signal arrives at the input of unit 3 of the distributor pulsol, also controlled by command 1 from block 1, Distributor and helix pulses (demultiplexer , the selector) directs the input signals to the addresses of the input to its control g; The background illumination through the optical system of the receiver 4 enters the .pi state receiver 5, is converted into an electric signal and arrives at the strobing amplifier b. When a gate arrives at its control input, it sends a pulse from block 3 to output pulse 6, a pulse whose amplitude is proportional to the background intensity. In a signaling device 7, including a peak detector, an operational amplifier with a high input impedance and a reset key, this pulse is expanded to the value necessary for the operation of subsequent devices, digitized into the ADC 8 and fed to an indicator 9. Reset the memory device 7 and the start of the ADC 8 is performed by pulses from the pulse distribution unit 3.
Затем импульсом с блока 3 распределител запускаетс излучатель 10, который генерирует оптически импульс Часть рассе нного исследуемой средой излучени поступит через оптическую систему приемника 4 на фотоприам- ник 5 и усилитель б, с выхода которого электрический сигнал, несущий информацию о рассеивающих свойствах среды , через запоминающее устройство 7 и АЦП 8 подаетс в вычислитель 9. Временное положение и иифипа строба с блока 3 на усилитель б выбираютс так чтобы pacce нныJ средой сигнал окавгм - :; внутри строба.Then, the emitter 10 starts up with a pulse from the distributor unit 3, which generates an optical pulse. Part of the radiation scattered by the test medium enters through the optical system of the receiver 4 to the photo receiver 5 and amplifier b, from the output of which the electrical signal carrying information about the scattering properties of the medium The device 7 and the A / D converter 8 are fed to the calculator 9. The temporal position and the ip of the strobe from block 3 to the amplifier b are chosen so that the accelerated medium will have the signal okavgm-:; inside the gate.
В момент излучени оптического сигнала выходным импульсом фотопри- омника 11 опорного канала, на который отводитс часть зондирующего излучени , запускаетс электронный счетчик 12. На его счетньй вход подаютс тактовые импульсы с генератора 13 тактовых импульсов, который осуществл ет синхронизацию блоков 1-3 и АЦП 8 устройства. Сигналом с выхода фотоприемника 5, задержанным относительно импульса фотонриемника 11 опорного канала на врем прохождени световым сигналом рассто ни от излучател через исследуемый объем до приемника , счетчик прекращает счет импульсов , и его выходной код, соответствующий измер емой дальности, подаетс в вычислитель 9.At the time of emission of the optical signal by the output pulse of the photo-receiver 11 of the reference channel, to which part of the probing radiation is diverted, an electronic counter 12 is triggered. A clock pulse from the oscillator 13 clock pulses is supplied to its counting input, which synchronizes blocks 1–3 and ADC 8 devices. The output signal of the photodetector 5, delayed relative to the pulse of the photon receiver 11 of the reference channel for the time the light signal travels the distance from the emitter through the volume under study to the receiver, the counter stops counting the pulses, and its output code corresponding to the measured range is fed to the calculator 9.
При известном рассто шш (базе) L между излучателем и приемником и выбранном угле рассе ни по измеренной величине R R + R можно легко определить рассто ни R и R. После этого вычисл етс параметрWith a known distance w (base) L between the emitter and receiver and the selected scattering angle, the distances R and R can be easily determined from the measured value of R R + R. After this, the parameter
V PIJ®I b-CRoeJR, e,)V PIJ®I b-CRoeJR, e,)
Р(0,) - р(0,) P (0,) - p (0,)
еТ ET
где Рф(0, ) и P jC®,) - измер емые значени прин тых фонового и суммарного сигналов при фиксированном значении б,- угла пол зрени приемной системы RJJ, R, - рассто ни от излучател и приемника до центра визируемого объема ;where Rf (0,) and PjC®,) are the measured values of the received background and sum signals for a fixed value b, is the field angle of view of the receiving system RJJ, R, are the distances from the emitter and receiver to the center of the sight volume;
расходимость пучка излучени . Затем решаетс уравне1ше beam divergence. It is then resolved.
- 36сfl - 18 cQa -b-Q3 о.- 36cfl - 18 cQa -b-Q3 on.
00
где 51 02 ;where 51 02;
Q (R,e,/R,)Q (R, e, / R,)
с with
допустима углова погрешность юстировки (этот параметр характеризует инструментальную точность оптико-меха- пической системы конкретного устройства ) . Решение этого уравнени позвол ет определить опт1шальное значение угла пол зрени б б opt, минимизирующее относительную погрешность измерений. permissible angular error of adjustment (this parameter characterizes the instrumental accuracy of the optical-mechanical system of a particular device). Solving this equation makes it possible to determine the optical value of the field angle of view b b opt, minimizing the relative measurement error.
Сигнал регулировани с выхода вычислител 9 подаетс на электромеханический привод 14, с помощью которого угловое поле зрени оптической системы приемника 4 выставл етс равным оптимальному G . Это можно сделать, например изменением диаметра отверсги диафрагмы пол зрени приемной оптики (использовав, к примеру, ирисовую диафрагму), котора устанавливаетс обычно в фокальной плоскости объектива . Отметим, что после вычислени б возможна и ручна установка оптималь0The adjustment signal from the output of the calculator 9 is fed to an electromechanical actuator 14, by means of which the angular field of view of the optical system of the receiver 4 is set equal to the optimal G. This can be done, for example, by changing the diameter of the aperture of the aperture of the field of view of the receiving optics (using, for example, an iris diaphragm), which is usually installed in the focal plane of the lens. Note that after calculating b, it is possible to manually set the optimal
ФормулаFormula
иand
66
3 о б р3 o b
е т е и и e te and u
Способ измерени оптических характеристик рассеивающих сред, заключающийс в том, что направл ют в среду электромагнитное излучение, принимают рассе нное излучение, преобразуют рассе нное излучение в электрический сигнал и вычисл ют искомые оптические характеристики , отличающийс тем, что, с целью повьппени точности измерений при наличии фоновой засветки и инструментальных ограниченийThe method of measuring the optical characteristics of the scattering media, which consists in directing electromagnetic radiation into the medium, receiving the scattered radiation, converting the scattered radiation into an electrical signal and calculating the desired optical characteristics, characterized in that, in order to measure the accuracy background illumination and instrumental limitations
ного угла пол зрени приемной систе-15 а точность юстировки, предварительно.the total angle of the field of view of the receiving system-15 and the accuracy of the adjustment, previously.
мы.определ ют оптимальное значение углаwe determine the optimal value of the angle
пол зрени , дл чего до направлени элекгромагнитного излучени фиксируют значение угла в-, пал зрени приемной системы, измер ют сигналы Р (б,) фоновой засветки, направл ют в среду электромагнитное излучение, идентичное примен емому при измерени х, из30From the field of view, for which, prior to the direction of the electromagnetic radiation, the value of the angle B is recorded, the view of the receiving system is measured, the signals P (b,) of the background illumination are measured, electromagnetic radiation, identical to that used for measurements, is sent to the medium
Далее по сигналу, переданному через блоки 1-3, излучатель 10 генерирует оптический импульс, рассе нное средой излучение принимаетс , измер ет- 20 с и подаетс в вычислитель 9 дл вычислени искомой оптической характеристики (например, коэффициента рассе ни ) по известным методикам. Результат вычислений выдаетс на регистратор 15.Further, the signal transmitted through blocks 1-3, the emitter 10 generates an optical pulse, scattered by the medium, the radiation is received, measured by - 20 s and fed to the calculator 9 to calculate the desired optical characteristic (for example, the scattering coefficient) by known methods. The result of the calculation is provided to the recorder 15.
Использование предлагаемого способа измерени оптических характеристик рассеивающих сред обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение точности измерений при работе в реальных услови х, т.е. при наличии интенсивной фоновой засветки и при неизбежности инструменгальнык ограничений на точность юстировки оптических осей излучател и приемника .The use of the proposed method for measuring the optical characteristics of scattering media provides, in comparison with existing methods, an increase in measurement accuracy when operating in real conditions, i.e. in the presence of intensive background illumination and with the inevitability of instrumental limitations on the accuracy of the alignment of the optical axes of the emitter and receiver.
Оценим выигрыш в точности измерений коэффициента рассе ни дл конкретных условий. Пусть допустима ин- 40 струментальна ошибка юстировки J 32 10 рад, спектральна ркость фона дневного неба В 10 «А-стер (среднее значение дл средних широт). .Тогда согласно способу по-45 лучим оптимальное значение ,5 мрад, погрешность о 7%. При установке неоптимальных значений 0 , например 1 и 6 мрад, относительна погрешность существенно вьш1е с 25%, т.е. налицо 50 выигрьш в точности измерений приблизительно в 3,5 раза.Let us estimate the gain in the accuracy of dispersion coefficient measurements for specific conditions. Let the instrumental alignment error J 32 10 rad, the spectral brightness of the daytime sky background B 10 "A-sterr (average value for middle latitudes), be admissible. Then, according to the method, we get the optimal value, 5 mrad, the error is about 7%. When setting non-optimal values of 0, for example, 1 and 6 mrad, the relative error is significantly higher from 25%, i.e. there are 50 gains in measurement accuracy of about 3.5 times.
мер ют сигнал Р (б,) су1.1мы рассе н- 25 ного и фонового сигнала, определ ют рассто ние R, соответственно от излучател и от приемника излучени до центра измер емого объема среды и расходимость числ ют параметрmeasure the signal P (b,) cw1.1m scattering the nn and background signal, determine the distance R, respectively, from the radiator and from the radiation receiver to the center of the measured volume of the medium, and diverge the number
6д пучка излучени , вы356d radiation beam, 35
., P(fj) 6-(Ro./Rie)., P (fj) 6- (Ro./Rie)
pj(0,)-p;(ej еГ pj (0,) - p; (ej eG
определ ют оптимальное значение угла пол зрени 6 из уравнени determine the optimal value of the field angle of view 6 from the equation
0.0
- -
- i-« - i- "
- ЗбсЯз - 18cQfi2 + 3cQ2« О ,- SALIC - 18cQfi2 + 3cQ2 “Oh,
емeat
(R.. (R ..
- допустима абсолютна углова - permissible absolute angular
ошибка юстировки, устанавливают угол пол зрени прииadjustment error, set the angle of view
емной системы, равным оптимальному.system, equal to the optimal.
мер ют сигнал Р (б,) су1.1мы рассе н- ного и фонового сигнала, определ ют рассто ние R, соответственно от излучател и от приемника излучени до центра измер емого объема среды и расходимость числ ют параметрmeasure the signal P (b,) cw1.1m of the scattered n and background signal, determine the distance R, respectively, from the emitter and from the radiation receiver to the center of the measured volume of the medium and the divergence number
6д пучка излучени , вы6d beam, you
., P(fj) 6-(Ro./Rie)., P (fj) 6- (Ro./Rie)
pj(0,)-p;(ej еГ pj (0,) - p; (ej eG
определ ют оптимальное значение угла пол зрени 6 из уравнени determine the optimal value of the field angle of view 6 from the equation
- ЗбсЯз - 18cQfi2 + 3cQ2« - SALC - 18cQfi2 + 3cQ2 "
- i-« - i- "
О,ABOUT,
емeat
(R.. (R ..
- допустима абсолютна углова - permissible absolute angular
ошибка юстировки, устанавливают угол пол зрени прииadjustment error, set the angle of view
емной системы, равным оптимальному.system, equal to the optimal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884370783A SU1518730A1 (en) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Method of measuring optical characteristics of dispersing media |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884370783A SU1518730A1 (en) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Method of measuring optical characteristics of dispersing media |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1518730A1 true SU1518730A1 (en) | 1989-10-30 |
Family
ID=21352557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884370783A SU1518730A1 (en) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | Method of measuring optical characteristics of dispersing media |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1518730A1 (en) |
-
1988
- 1988-02-01 SU SU884370783A patent/SU1518730A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР (Р 300861, кл. G 01 W 1/00, 1971. Авторское свидетельство СССР № 731409, кл. G 01 W 1/00, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109164465B (en) | Coaxial optical system for measuring cloud height based on micropulse laser radar | |
US5116124A (en) | Measurement system for scattering of light | |
US4105332A (en) | Apparatus for producing a light beam having a uniform phase front and distance measuring apparatus | |
CN102393247B (en) | Calibration apparatus for laser micro energy | |
US4459024A (en) | Method and apparatus for light detection and ranging for use in visually obstructed areas | |
SU1518730A1 (en) | Method of measuring optical characteristics of dispersing media | |
RU2304792C1 (en) | Optoelectronic location arrangement | |
JP2003255046A (en) | Distance measuring equipment and method | |
US20230028596A1 (en) | Lidar system calibration | |
CN109407110A (en) | Vehicle-mounted laser Doppler anemometer based on scanning galvanometer | |
SE432486B (en) | RECEIVING DEVICE FOR VARIOUS DISTANCE ZONES COMING DIFFUST REFLECTED SIGNALS | |
EP0100357B1 (en) | Methods and means for utilizing apodized beams | |
US4176954A (en) | Equipment for measuring the length of dielectric elements transmitting optical frequencies | |
JPH11304909A (en) | Laser radar with electro-optical correction device for signal light | |
SU1000984A1 (en) | Atmosphere transparance determination method | |
SU1520992A1 (en) | Method of measuring a laser beam wave-front inclination angle | |
RU2091711C1 (en) | Process of range measurement and device for its realization | |
RU2816284C1 (en) | Laser optical signal detector | |
RU218953U1 (en) | Dual-frequency lidar to detect amplification of backscattering in the atmosphere | |
Vasilkov et al. | Airborne lidar remote sensing of vertical distribution of sea water scattering coefficient | |
SU1529042A1 (en) | Method of determining misalignment | |
SU1675687A1 (en) | Device for measuring vertical distribution of the speed of sound in liquid media | |
RU1297599C (en) | Method of measuring speed of wind | |
RU2110082C1 (en) | Device determining parameters of visibility and microstructure of atmospheric formations | |
RU701453C (en) | Method of measuring angle divergence of laser beam |