SU576840A1 - Нефелометр - Google Patents

Description

(54) НЕФЕЛОМЕТР

Изобретение относитс  к области гидрометеорологического приборостроени , в частности к нефелометрам дл  определени  прозрачности атмосферы (или метеорологической дальности видимости - МВД), и предназначено дл  определени  видимости на дорогах, в аэропортах, на мор х и реках , на высотных сооружени х и естественных возвышенност х, угрожающих при тумане воздушным судам.

Известны нефелометры дл  измерени  прозрачности атмосферы, основанные иа фотометрировании среднего значени  рассе нного исследуемой атмосферой излучени  под различными углами (6) к направлению зондирующего излучени , в которых используетс  зависи лость между прозрачностью , атмосферыИ средним значением фотометрируемого потока рассе нного излуче-.

, 2.

Такие нефелометры содержат источник зондируюш,его излучени  дл  получени  модзлированного потока излучени  в видимой или ближней к видимой ИК области спектра электромагнитных колебаний и фотоприемное устройство, фотометрирующее рассе нное излучение, на выходе которого устаиовлен узел, формирующий сигнал о прозрачности атмосферы.

Эти устройства пригодны дл  определени  прозрачности (или МВД) при различного вида осад1ках, но 1имеют высокую погрешность , что ограничивает сферу их применени .

Наиболее близким к насто щему изобретению по существу решаемой задачи среди известных нефелометров дл  определени  прозрачности атмосферы  вл етс  автоматический регистратор оптической плотности тумана 3.

Это устройство содержит источник модулированного зондирующего излучени  (лампу накаливани  с обтюратором), фото.приемник , усилитель с детектором, подключенный к выходу фотоприемника,и фильтр низкой частоты, соединенный с выходом детектора и формирующий сигнал о прозрачности атмосферы.

Однако выходной сигнал в это.м нефеломепре формируетс  без учета причин изменени  прозрачности атмосферы (туман, или снег), поэтому данное устройство также имеет значительную погрешность в определемпи прозрачности атмосферы при наличии осадков.

Цель изобретени  - повыщепие точности опрелслеии  прозрачности атмосферы.

Это достигаетс  тем, что нефелометр, содержащий источник , модулированного

зондирующего излучени , фотоприемник, восшринимающий рассе нное частицами атмосферы излучение зондирующего источника , усилитель с детектором и фильтр низкой частоты, снабжен анализатором флуктуации дл  различени  вида о.садков и корректором выходного сигнала, причем вход анализатора флуктуации нодключен к выходу детектора, а выход анализатора соединен с одним из входов корректора выходного сигнала, который включен между выходом детектора и входом ф-ильт1ра низкой частоты. При этом должен использоватьс  усилитель с детектором с частотной характеристикой, сонр женной с частотным спектром поступающих на вход анализатора, флуктуации сигнала, обусловленных пролетанием через исследуемый объем атмосферы частиц, образующих различные , виды осадков. Иными словами, усилитель с детситором должен иметь посто нную времени, меньщую, чем врем  пролета частиц (капли .дожд , снеж/инки) через исследуемый объем, с целью оптимального воспроизведени  флуктуации сигнала дл  дальнейшего их анализа и различени  вида осадка.

На фиг. 1 представлены эпюры навр жений на выходе детектора при тумане (с), дожде (б) и снегопаде (в); на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого нефелометра.

Как следует из фиг. 1 сигнал при тумане (а) не содержит существенных флуктуации , при дожде по вл ютс  флуктуации сигнала (б), а при снегопаде по вл ютс  флуктуации значительно больщей амплитуды и длительности (в), чем при дожде.

Представленный на фиг. 2 нефелометр содержит источник 1 модулированного (с частотой кГц) зондирующего излучени , представл ющего собой набор светоизлучающих диодов, фотоприемник 2 полупроводникового типа, усилитель 3 с. детектором , анализатор 4 флуктуации, корректор 5 выходного 1сигнала и фильтр 6 низкой частоты.

Анализатор 4 флуктуации предназначен дл  получени  сигналов коррекции, завис щих от интенсивности осадков и поступающих Б ту или иную выходную цепь в зависимости от вида осадков.

Анализатор 4 может быть выполнен, например , на основе определени  средней площади одиночных флуктуации дл  определени  ви:да осадков и среднего значени  напр жени  флуктуации за интервал времени / дл  определени  интенсивности осадков .

Такой анализатор должен содержать ингегратор с амплитудным дискриминатором , позвол ющие определить средние площади одиночных флуктуации и распознавать вид осадков; детектор среднего напр жени  флуктуации дл  определени  интенсивности осадков; коммутатор, управл емый амплитудным дискриминатором, длЯ подключени  сигнала с выхода детектора к той или иной выходной цепи в зависимости от вида осадков (дождь ил,и снег).

Корректор 5 выходного сигнала, включенный между выходом детектора и фильтром низкой частоты, может быть выпол. ней, например, с помощью операционного усилител  и управл емого анализатором

флуктуации аттенюатора.

Нефелометр работает следующим образом .

Источник 1 зондирующего излучени  посылает в исследуемую среду модулированный поток излучени  с частотой модул ции 1,5-10 кГц.

Рассе нный частицами замутненной атмосферы поток излучени  воспринимаетс  и преобразуетс  в электрический сигнал

0 полупроводниковым фотоприемником 2, затем усиливаетс  и детектируетс  усилителем с детектором.

При пролетании через исследуемую область атмосферы относительно К1рупных частиц (каплл дожд , снежинки и т.,д.) на выходе фотоприемника 2 возникают флуктуации оигнала. Примененный усилитель с детектором воспроизводит эти флуктуации, которые поступают на анализатор флукту0 аций 4 и корректор 5 выходного сигнала. Анализатор флуктуации с помощью интегратора определ ет среднее значение площадей одиночных флуктуации, обусловленных видом содаков, и с помощью амплитудного дискриминатора вырабатывает сИГнал о виде осадков. Напр жение в анализаторе флуктуации,. получаемое детектором , пропорциональное амплитуде, длительности и частоте флуктуации, с помощью коммутатора, управл емого сигналом о виде осадков с амплитудного дискриминатора , поступает в ту или иную выходную цепь, св занную с корректором 5 выходного сигнала.

5 Сигнал с выхода анализатора 4 фдуктуаций поступает на корректор 5 выходного сигнала и в зависимости от вида и интенсивности осадков соответствующим образом измен ет его коэффициент передачи с помощью управл емого аттенюатора, и тем самым корректирует второй сигнал о проз|рачности атмосферы, поступающий с усилител  с детектором на корректор 5.

Уточненный сигнал с корректора 5 по5 ступает на фильтр 6 низких частот, где происходит его дальнейща  фильтраци .

Таким образом, скорректированный выходной сигнал позвол ет определ ть, метеорологическую дальность видимости незави60 симо от причин замутнени  атмосферы.

В результате использовани  данногоизоб|ретен ,и  будет существенно увеличена точность определени  прозрачности атмосферы с помощью ОДНОП031ИЦИОННЫХ уст65 ройств - нефелометров, что, с одной стороны , расширит сферу применени  последних и, с другой стороны, увеличит эффективность использовани  нефелометров при метеообслуживании дорог, портов, аэродромов (включа  взлетно-посадочные площадки дл  вертолетов).

Claims (3)

1.Патент США № ЗЗП7730, кл. 250-833, 1964.

2.Патент Франции № 158 3127, кл. G 01 п, 1969.

3.Гроссман Е. М., Л сотович В. Е. Информационные материалы по гадрометеорологическим приборам и методам наблюдений сб: Ло 40, М., «Гидрометиздат, 1969, с. 16.