SU1578552A1

SU1578552A1 - Измеритель степени видимости

Info

Publication number: SU1578552A1
Application number: SU884411183A
Authority: SU
Inventors: Игорь Сергеевич Крылов; Александр Николаевич Богомолов; Виктор Николаевич Чирков; Любовь Георгиевна Евсикова; Анатолий Семенович Михеев; Анатолий Алексеевич Бакуев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6681
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1990-07-15

Abstract

Изобретение относитс к оптическому приборостроению и может быть использовано в метеорологии, атмосферной и физиологической оптике и т.д. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Измеритель содержит в корпусе 1 оптическую систему, включающую объектив 2,3,4, коллиматор 5, апертурную диафрагму /АД/ 6 с набором пар оптических компонент: клин - светофильтр /КС/ 7,8 различных сочетаний углов преломлени и светопропускани и зрительную трубу. Одна из пар КС 7,8 - основна - размещаетс по АД 6 так, чтобы ее пр моугольна сторона была параллельна и совмещена со стороной квадратного отверсти АД 6 в начальном (нулевом) положении. Измеритель содержит также измерительный узел смещени основной пары КС 7,8 относительно АД 6 посредством механизма перемещени пары КС 7,8 и механизма перемещени всего набора пар КС 7,8 на линейке 9 дл установки одной из пар перед АД 6. Механизм перемещени пары КС 7,8 содержит отсчетное устройство, выполненное в виде цилиндрического растра 16 с чередующимис прозрачными и непрозрачными полосами с двум оптопарами, где одна из них установлена напротив полос растра, а друга - параллельно оси толкател с возможностью контрол через отверстие 6 растра начального его положени . Фотоприемник первой оптопары электрически соединен с предусилител ми, дешифратором с запоминающим и сбрасывающим устройствами, счетчиком импульсов и экраном, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах и размещенным в окне корпуса 1. Навод т зрительную трубу с коллиматором и объективом на измер емый объект. Выбирают из набора пар КС 7,8 такую, чтобы в качестве гас щего фона было небо у горизонта. Совмещают сторону АД 6 со стороной пары КС 7,8 (на экране начало отсчета "0") и смещают параллельно стороне АД 6 пару КС 7,8 до тех пор, пока основное изображение объекта не погаситс дополнительным. Отсчитыва смещение на экране, вычисл ют по соответствующей формуле значение степени видимости. 4 ил.

Description

выполненное в виде цилиндрического растра 16 с чередующимис прозрачными и непрозрачными полосами с двум оптопарами, где одна из них установлена напротив полос растра, а друга - параллельно оси толкател с возможностью контрол через отверстие - растра начального его положени . Фотоприемник первой оптопары электри- п чески соединен с предусилител ми, дешифратором с запоминающим и сбрасывающим устройствами, счетчиком импульсов и экраном, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах и раз-

мещенным в окне корпуса 1„ Навод т зрительную трубу с коллиматором и объективом на измер емый объект, Выбирают из набора пар КС 7-8 такую, чтобы и качестве гас щего фона было небо у горизонта. Совмещают сторону АД 6 со стороной пары КС 7-8 (на экране начало отсчета 0 )и смещают параллельно стороне АД 6 пару КС 7-8 до тех пор, пока основное изображение объекта не погаситс дополнительным. Отсчитыва смещение на экране, вычисл ет по соответствующей формуле значение степени видимости. 4 ил.

Изобретение относитс к оптичес- кому приборостроению и может быть использовано в метеорологии, атмосферной и физиологической оптике и дорожно-транспортном деле.

Целью изобретени вл етс повы- шение точности измерени степени видимости при одновременном расширении диапазона измер емых объектов.

На фигс) показан измеритель степени видимости, общий вид; на фиг,2 - узел механизма перемещени линейки; на фиг,3 - растр отсчетного устройства; на фиг,4 - электрическа схема отсчетного устройства.

Измеритель степени видимости содер жит размещенные в корпусе 1 (фиг.1) оптическую систему: объектив 2-4 с переменным фокусным рассто нием 57- 300 мм, в котором оптические компоненты 3 и 4 - подвижные, коллиматор 5, квадратную апертурную диафрагму 6, узел оптических компонент - набор пар оптических ароматических клиньев 7 с различными преломл ющими углами d. t- и.нейтральных светофильтров 8 с раз- пичными коэффициентами пропускани Ј. 5 расположенных на линейке 9, и со- осно расположенную с ними зрительную трубу 10, Одну из пар клин - свето

фильтр (КС) устанавливают за апертур

ной диафрагмой б (на момент измерени она вл етс основной парой)с возможностью относительно последней. Таким образомв в измерительный узел вход т набор пар КС 7-8, размещенных на линейке 9, механизм перемещени пары КС 7-8, включающий толкатель 11 с отсчетным устройством, элемент перемещени - ползун 12, и механизм пе0

5

Q

п 45

5

50

ремещени линейки 98 в который вход т элемент 15 управлени (фиг„2) и фиксирующее устройство в виде шарика 4, западающего в лунки 15, изготовленные в линейке 9.

Отсчетное устройство механизма перемещени пары КС 7-8 (фиг.1) измерительного узла выполнено в виде цилиндрического полого барабана 16, закрепленного на толкателе 11, передвигаю - щего ползун 12 - элемент перемещени , и размещенных внутри него источника 17 излучени - светодиода, а снаружи - двух ф отоприемников 18 - фотодиодов1, установленных напротив светодиода 17. Цилиндрический барабан 16 выполнен в виде растра с чередующимис прозрачными 19 (фиг.З) и непрозрачными 20 полосами, ориентированными параллельно направлению перемещени толкател 11 (фиг.1).- Отсчетное устройство содержит также микропереключатель 21, с которым контактирует в начале перемещени цилиндрический растр 16. В последнем выполнено отверстие 22 (начало отсчета 0), на оси которого размещена оптопа- ра - светодиод 23 и фотодиод 24, установленна параллельно оси толкател

11.

Два фотоприемника 18 (фиг.4) отсчетного устройства электрически соединены с двум Предусилител ми 25, дешифратором 26 направлени с запоминающим 27 и сбрасывающим 28 устройствами , реверсивными счетчиками 29 преобразованных импульсов, дешифратором 30 двоично-дес тичного кода в семи- сегментный и экраном 31, выполненным в виде индикатора на жидких кристаллах , установленного в окне неподвижной части корпуса 1.

Ахроматические оптические клинь 7 выполнены с преломл ющими углами 1 , 3 и 5°, а нейтральные светофильтры - с коэффициентами пропускани 0,1, 0,5 и 1. Сочетание определенного клина 7 с определенным светофильтром 8 составл ют пары: Ј/,Ј,, /, , с/, ь3, /j с(, о/2 -1

j t-3

,з

с/, „ И

/

3 1Э

Рабочей

10

гас щего фона было небо у горизонта, вл ющегос вуалирующей дымкой. Пере началом измерений пара КС 7-8 полностью перекрывает апертурную диафра му 6. Совмещенные стороны пары КС 7в свою очередь, совмещены со стороной апертурной диафрагмы 6 и параллельны ей. В поле зрени окул ра зри тельной трубы 10 наблюдаетс изображение объекта и фона, смещенное от носительно оптической оси прибора. На экране 31 автоматически (от сигна ла микропереключател 21 и второй оп

кромкой пары клин - светофильтр (КС) 7-8 вл ютс совмещенные с высокой точностью сторона клина 7, соответствующа ее вершине, с одной из стороной топары 23-24) устанавливаетс нуль светофильтра 8. Совмещенные стороны отсчета, В процессе измерени основ- каждой пары КС 7-8 в нулевом положении измерительного узла строго совмещены и параллельны стороне апертурной диафрагмы 6, при этом микропереключатель 21 находитс в замкнутом состо ную пару КС 7-8, установленную на ползуне 12, перемещают толкателем II механизмам перемещени и открывают

20 апертурную диафрагму 6, вл ющуюс входным зрачком зрительной трубы 10. При этом поворачивают цилиндрический растр 16 отсчетного устройства, закрепленного на толкателе 11, пере

нии, а оптопара 23-24 - на оси отверсти 22.

С помощью механизма перемещени совмещенные стороны пары КС 7-8 перемещаютс строго параллельно стороне апертурной диафрагмы 6.

Принцип действи работы прибора основан на методе гашени изображени исследуемого объекта и на приведении этого объекта к порогу воспри ти глаза наблюдател . В первоначальном подожении отсчетного устройства имеет место одно (основное) изображение , построенное световым потоком, прошедшим через пару КС 7-8. По мере перемещени пары КС 7-8 изображени раздваиваетс и по вл етс (дополнительное ) изображение, построенное световым потоком, прошедшим через открывшуюс часть, апертурной диафрагмы. При этом на изображение исследуемого объекта основного изображени накладываетс выбранный фон дополнительного изображени (за счет пары КС 7-8), ркость которого выполн ет функции вуалирующей дымки. По мере перемеще - ни пары КС 7-8 увеличиваетс вуалирующа ркость дополнительного изображени , а ркость основного изображе- ни уменьшаетс .

Измеритель степени видимости работает следующим образом.

Зрительную трубу 10 с коллиматором 5 и объективом 2-4 устройства на- вод т на измер емый объект, при этом устанавливают за апертурной диафрагмой 6 необходимую пару клин - светофильтр 7-8, такуют чтобы в качестве

гас щего фона было небо у горизонта, вл ющегос вуалирующей дымкой. Перед началом измерений пара КС 7-8 полностью перекрывает апертурную диафрагму 6. Совмещенные стороны пары КС 78 в свою очередь, совмещены со стороной апертурной диафрагмы 6 и параллельны ей. В поле зрени окул ра зрительной трубы 10 наблюдаетс изображение объекта и фона, смещенное относительно оптической оси прибора. На экране 31 автоматически (от сигнала микропереключател 21 и второй оптопары 23-24) устанавливаетс нуль отсчета, В процессе измерени основ-

топары 23-24) устанавливаетс нуль отсчета, В процессе измерени основ-

0

5

ную пару КС 7-8, установленную на ползуне 12, перемещают толкателем II механизмам перемещени и открывают

0 апертурную диафрагму 6, вл ющуюс входным зрачком зрительной трубы 10. При этом поворачивают цилиндрический растр 16 отсчетного устройства, закрепленного на толкателе 11, пере5 мещающем ползун 12 - элемент перемещени . Точность измерени зависит от частоты растра 16 (от количества чередующихс прозрачных 19 и непрозрачных 20 полос). Ползун 12 выполнен в виде ласточкина хвоста и подпружинен к толкателю 11. Световой поток от исследуемого объекта и фона, на котором рассматриваетс объект пройд через панкратический объектив 2-4, коллиматор 5 и апертурную диафрагму 6, раздел етс в плоскости клина на два потока и в фокальной плоскости окул ра зрительной трубы 10 образует два изображени одной и той же картины. Одна из них ( основное ) образовано световым потоком, прошедшим через клин 7 с фильтром 8 и объектив зрительной трубы 10, второе изображение (дополнительное) световым потоком, прошедшим через неперекрытую клином часть пертурной диафрагмы и объектив зрительной трубы 10. Оба изображени смещены одно относительно другого на величину, пропорциональную преломл ющему углу клина 7 с/ и увеличению Г чрительной трубы 10. По мере уменьшени перекрыти апертурной диафрагмы 6 основной пары КС 7-8 ркость объекта основного изображени уменьшаетс , а ркость наложенного на него фона дополнительного изображени увеличиваетс . При некотором положении клина 7 происходит гашение основного изобра5

0

5

жени объекта и в этот момент с экрана индикатора считываетс отсчет 1 цл определени измер емой величины степени видимости V, котора находитс из выражени

V

1 +

Ъ - L,

г

где Ь - посто нна величина, определ ема размером стороны апер- турной диасЬрагмы; 1.J отсчет считываемый с экрана Ј - визуальный коэффициент пропускани клина; Ь, - отношение ркости неба и

фона,

В отсчетом устройстве механизма перемещени пары КС 7-8 измерительного узла при повороте цилиндрического паотра 16 непрозрачные полосы последнего периодически перекрываю фотоприемники 18 и свет на них от светодио- да 7 не попадает,, В этом положении сигналы с предусилителей 25S электрически св занных с двум фотоприемниками 18, воздействуют на дешифратор 26 напр жени с запоминающим 27 и сбрасывающим 28 устройствами. Отсутствие двух сигналов устанавливает дешифратор 26 с запоминающим устройством 27 в единичное состо ние.

Далее запоминаетс с какого датчи ка пришел сигналр а по сигналу с двух датчиков 18 вырабатываетс импульс дл счета, соответственно дл прибавлени или вычитани , в реверсивном счетчике 19 в зависимости от того, какой датчик был засвечен первым. Затем цикл повтор етс . Код, хран щий- с в счетчике 29, посто нно выдаетс на выход, воздействует на второй дешифратор 30 двоично-дес тичного кода в семисегмектный и высвечиваетс на жидкокристаллическом индикаторе 3

экране с которого снимаетс отсчет смещени пары КС 7-8 „ Б начальном ложении пары КС 7-8 барабан 16 замыкает микропереключатель 21, а отверстие 22 в торце барабана 16 пропускает свет от светодиода 23 на фотоприемник 24 (втора оптопара)„ Сле- довательно, объединенный по направлению сигнал дает точный О, так как микропереключатель дает нулевой отсчет оборота барабана, а оптопара 5

0

д

5 о

Q

35

45

нулевое положение барабана в обороте , и счетчики обнул ютс .

Claims

Формула изобретени Измеритель степени видимости, содержащий последовательно расположенные и размещенные в корпусе объектив с переменным фокусным рассто нием, коллиматор, зрительную трубу, размещенные между коллиматором и зрительной трубой квадратную апертурную диафрагму и измерительный узел„ состо щий из набора пар ахроматический клин различного сочетани углов клиньев - нейтральный светофильтр с различными коэффициентами пропускани с возможностью установки одной из пар у апертурной диафрагмы так, что все стороны пар клин - светофильтр, совмещены и расположены параллельно сторонам апертурной диафрагмы и механизм перемещени пары клин - светофильтр относительно этой диафрагмы с толкателем и отсчетным устройством положени этой пары, о тличаю- щ и и с тем, что, с целью повыше- ни точности измерени , набор пар клин - светофильтр установлен с возможностью перемещени параллельно стороне апертурной диафрагмы, а отсчет- ное устройство механизма перемещени пар клин - светофильтр выполнено в ви- виде цилиндрического растра, размещенного на толкателе механизма перемещени с чередующимис прозрачными н непрозрачными полосами, ориентированными параллельно направлению перемещени толкател , и размещенными внутри него источником излучени , а снаружи - двум фотоприемниками, размещенными напротив источника излучени и электрически св занными с экраном-индикатором через последовательно соединенные между собой предусили- тель, дешифратор направлени , запоминающее и сбрасывающее устройство, дешифратор кода и счетчик импульсов, при этом в начальном положении пары клин - светофильтр относительно апертурной диафрагмы цилиндрический растр контактирует с микровыключателем, а отверстие начала отсчета растра расположено соосно со светодиодом и фото- 55 диодом, размещенными , параллельно оси толкател .

50

16

1578552 1

Фиг. 2

- ,19

щ

20

(pL/г.З