SU731409A1 - Optical device for sounding atmosphere - Google Patents

Optical device for sounding atmosphere Download PDF

Info

Publication number
SU731409A1
SU731409A1 SU782655348A SU2655348A SU731409A1 SU 731409 A1 SU731409 A1 SU 731409A1 SU 782655348 A SU782655348 A SU 782655348A SU 2655348 A SU2655348 A SU 2655348A SU 731409 A1 SU731409 A1 SU 731409A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
unit
sounding
range
atmosphere
Prior art date
Application number
SU782655348A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Григорьев
Борис Иосифович Метлицкий
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Гидрометеорологического Приборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательский Институт Гидрометеорологического Приборостроения filed Critical Научно-Исследовательский Институт Гидрометеорологического Приборостроения
Priority to SU782655348A priority Critical patent/SU731409A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU731409A1 publication Critical patent/SU731409A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к гидрометеорологическому приборостроению и представл ет собой оптическое устройство зондировани  атмосферы. Указанное устройство может использоватьс  дл  измерени  коэффициента ослаблени  атмосферы вдоль трассы зондировани  и дл  измерени  высоты нижней границы облаков.The invention relates to hydrometeorological instrument making and is an optical device for sounding the atmosphere. The device can be used to measure the atmospheric attenuation coefficient along the sounding path and to measure the height of the cloud base.

Известны оптические устройства зондировани  атмосферы, основанные на локационном методе измерени  и обработке сигнала обратного рассе ни  .Optical atmospheric sounding devices are known based on the location method for measuring and processing the backscatter signal.

Основным недостатком устройств, измер ющих профиль распределени  коэффициента ослаблени  по трассе зондировани  и высоту нижней границы облаков,  вл етс  то, что в них не учитываетс  изменение индикатриссы рассе ни  при зондировании неоднородно замутненной атмосферы . Это ириводнт к ио влеиию существенных методических ошибок измерени  профил  коэффициента ослаблени  атмосферы и высоты нижней границы облаков даже при введении приблизительных аналитических зависимостей коэффициента обратного рассе ни  от коэффициента ослаблени .The main disadvantage of devices measuring the profile of the attenuation coefficient distribution along the sounding path and the height of the lower boundary of the clouds is that they do not take into account the change in the scattering indicatrix when sounding a non-uniformly turbid atmosphere. This is an irivodnt to the effect of significant methodological errors in measuring the profile of the atmospheric attenuation coefficient and the height of the cloud base even with the introduction of approximate analytical dependences of the backscatter coefficient on the attenuation coefficient.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  измеритель высоты нижней границы облаков 2, который содержит блок управлени , соединенный с излучателем и с де2Closest to the invention is the height meter of the cloud base 2, which contains a control unit connected to the radiator and to the de 2

тектором сигнала, фотоприемник, включенный на вход детектора сигнала и электронный счетчик, подключенный к пороговому устройству, которое в свою очередь подключено к выходу усилител  видеосигнала. Усилитель видеосигнала соединен своим входом с выходом детектора сигнала. Перед фотоприемником установлено устройство компенсации квадрата рассто ни . Вsignal photon, a photodetector, input to the signal detector and an electronic counter connected to the threshold device, which in turn is connected to the output of the video signal amplifier. The video amplifier is connected to the output of the signal detector via its input. A square distance compensation device is installed in front of the photoreceiver. AT

10 этом приборе огибающа  эхо-сигнала с достаточной степенью точности отражает изменение коэффициента обратного рассе ни  вдоль трассы зондировани  в пределах оптической дальности, где выполн етс 10 of this instrument, the echo envelope with a sufficient degree of accuracy reflects the change in the backscatter coefficient along the sounding path within the optical range, where

15 приближение однократного рассе ни . Однако дл  практических нужд, в том числе и дл  измерени  высоты нижней границы облаков, требуетс  намер ть вдоль трассы зондировани  не коэф20 фициеит обратного рассе ни , а восстанавливать коэффициент ослаблени .15 single scatter approximation. However, for practical needs, including for measuring the height of the lower boundary of clouds, it is necessary to intend along the sounding path not the backscattering coefficient, but to restore the attenuation coefficient.

При зоидировании атмосферы коротким оптпческим имиульсом огибающа  эхо-сигнала P(Z) оннсываетс  уравнением, которое сложно зависит от коэффициента ослабленн , что не позвол ет достаточно точно его измер ть.When the atmosphere is created by a short optical emulsion, the envelope of the echo signal P (Z) is not corrected by an equation that depends heavily on the attenuation coefficient, which does not allow it to be measured accurately enough.

Цель изобретени  - повыщение точности измерени  профил  коэффициента ослабле30 ни  вдоль трассы зондировани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что оптическое устройство зондировани  атмосферы , содержащее блок унравлени , излучатель , фотоприемник, устройство компеисации , детектор сигнала, электронный счетчик , снабжено иодключенным входом к блоку унравлени , а одним из выходов - к входу детектора блоком обзора но дальности , последовательно соединенными стробируемым усилителем, входы которого св заны с фотоприемником и блоком обзора по дальности, никовым детектором, также св занным по входу с блоком обзора по дальности , заноминающим блоком и решающим устройством, к входу которого нодключен выход электронного счетчика. На чертеже изображена блок-схема оптнческого устройства зондировани  атмосферы . Устройство содержит блок 1 управлени , излучатель 2, детектор 3 сигнала, электронный счетчик 4, блок Ь обзора по дальности, фотоприемник 6, стробируемый усилитель V, пиковый детектор 8, блок 9 запоминани , решающее устройство 10 н устройство И компенсации. Работа устройства основана на том, что в реальной атмосфере можно выделить конечные но величине интервалы Zi, в пределах которых сохран етс  линейна  св зь между (j и 0, т. е. в нределах таких участков PJZ,) ,.a(Z), -коэффициент ослаблени  на где a(Z) рассто нии Z вдоль трассы зондировани ; Р (Z)-коэффициент обратного рассе ни  на рассто нии Z вдоль трассы зондировани . Кроме того, профиль коэффициента ослаблени  можно аппроксимировать лпнейно-кусочной функцией и тогда на каждом участке аппроксимацни, выбранном так, чтобы на нем одновременно выполн лось r-iTii PxiT тто .Г Г ЛЛЯ ТЛи/ DTLTTTi TTTLJCrn/ rtусловие посто нства св зи между р и о можно считать, что р (Z;) : /С,а (Z,) Ki-(a, + b,Z), где Ог и bj - коэффициенты линейной функции , аппроксимирующей профиль a(Z) на заданном участке Zi. Дл  определени  неизвестных коэффициентов иг, bi и K.i на каждом интервале Zj необходимо произвести несколько измерений дл  получени  р да значений P(Zi) -2a;Z,.z2 i I I I, P,(Zi,) A-Ki(ai+biZi,}e -2а Z- и . Pg(Zi,) A-Ki{ai+biZi.,)e ; (1) -2n,.Zi,b..Z P,(,)e (,)(ai + ,e - - . Все точки Z,- - 2/ нрииадлежат интервалу Zj. Дл  первого интерва.ш. мы имеем четыре уравнени  и четыре неизвестных /i; y(i; bi иг. Така  система уравнений может быть решена на ЭЬМ по известным методам (мечод Ньютона, метод итерации). Если же аппаратурный параметр А остаетс  посто нным в нроцессе зондировани  и последн   точка измерени  на предыдущем интервале измерении совпадает с первой точкой последующего интервала Zi, то дл  всех интервалов с необходимо пзмер ть всего два значени  P(Zi) и далее решать систему всего пз двух уравнений. Онтическое устройство зондировани  атмосферы работает следующим образом. Блок 1 управлени  запускает излучатель 2, детектор 3 сигнала и блок 5 обзора по дальности. Одновременно блок обзора но Дальности выдает стробпрующий имнульс, соответствующий первой отсчетной точке на стробнруемый усилитель 7 и открывает его. Сигнал, рассе нный атмосферой, проход  через устройство комненсации, иопадает на фотоприемник 6, а затем на стробируемый усилитель 7 и с него на пиковый детектор а. Посто нное напр жение, пропорциональное величине отраженного сигнала от одной из выбранных точек интервала Zi, запоминаетс  в блоке 9 запоминани . Одновременно электрический сигнал с фотонриемннка 6 поступает па детектор 3 сигнала и далее на электронный счетчик 4, производ щий измерение рассто ни  до выбранной точки па трассе зондировани . Далее величина измеренного рассто ни  из счетчика 4 и величина сигнала из блока 9 запоминани  поступают в решающее устройство 10, которое производит решение уравнений, подобных системе (1, числ ет профиль a(Z) вдоль трассы зондировани ., В последний момент перехода от одной точки измерени  к другой блок 5 обзора по дальности производит сброс пикового детектора 8. Формула и 3 о б р е т е и II   Оптическое устройство зондировани  атмосферы , содержащее блок управлени , соединенный с излучателем и детектором сигнала, к входу которого подключен фотоприемник с устройством компенсации на входе, а к выходу - электронный счетчик, отличающеес  тем, что, с целью повышенп  точности, оно снабжено подключенным входом к блоку управлени , а одним из выходов - к входу детектора блоком обзора по дальности, последовательно соединенными стробируемым усилителем, входы которого св заны с фотопрпемннкомThe purpose of the invention is to increase the measurement accuracy of the attenuation coefficient profile 30 along the sounding path. The goal is achieved by the fact that the optical device for sounding the atmosphere, which contains an equating unit, a radiator, a photodetector, a computation device, a signal detector, an electronic counter, is equipped with an connected input to the equilibrium unit, and one of the outputs is connected to the detector input by a but-range view unit connected in series a gated amplifier whose inputs are associated with a photodetector and a range-of-view unit, a nicke detector, also connected to the unit with a range-of-sight blocking unit m and resolver to whose input the output nodklyuchen electronic counter. The drawing shows a block diagram of an optical atmospheric sensing device. The device contains a control unit 1, an emitter 2, a signal detector 3, an electronic counter 4, a range b survey block, a photodetector 6, a gated amplifier V, a peak detector 8, a block 9 of memory, a resolver 10 n device And compensation. The operation of the device is based on the fact that in real atmosphere one can distinguish finite intervals Zi, within which the linear relationship between (j and 0, i.e. within the limits of such PJZ,), .a (Z), - attenuation coefficient where a (Z) is the distance Z along the sounding path; P (Z) is the backscatter coefficient at the distance Z along the sounding path. In addition, the attenuation coefficient profile can be approximated by a linear-piecewise function and then on each approximation area chosen so that it simultaneously fulfills the r-iTii PxiTto.GGL TLi / DTLTTTi TTTLJCrn / rt coupling condition o we can assume that p (Z;): / C, a (Z,) Ki- (a, + b, Z), where Og and bj are the coefficients of a linear function approximating the a (Z) profile in a given area Zi. To determine the unknown coefficients i, bi, and Ki, on each interval Zj, several measurements must be taken to obtain a series of values of P (Zi) -2a; Z, .z2 i III, P, (Zi,) A-Ki (ai + biZi, } e -2a Z- and. Pg (Zi,) A-Ki {ai + biZi.,) e; (1) -2n, .Zi, b..ZP, (,) e (,) (ai +, e - -. All points Z, - - 2 / belong to the interval Zj. For the first interval. N, we have four equations and four unknowns (i; y (i; bi). Such a system of equations can be solved on an EBM using known methods (Newton's metod, iteration method). If the hardware parameter A remains constant in the sounding process and the last measurement point on the previous the measurement interval coincides with the first point of the subsequent interval Zi, then for all intervals c it is necessary to measure only two values of P (Zi) and then solve the system of all pz two The atmospheric sounding device works as follows: The control unit 1 starts the emitter 2, the signal detector 3 and the distance viewing unit 5. Simultaneously, the Range but-out review unit outputs a strobe signal corresponding to the first reference point on the strobed amplifier 7 and opens it. dispersed by the atmosphere, the passage through the recency device, it drops onto the photodetector 6, and then to the gated amplifier 7 and from it to the peak detector a. A constant voltage proportional to the magnitude of the reflected signal from one of the selected points of the interval Zi is memorized in the memory unit 9. At the same time, the electrical signal from the photon receiver 6 is fed to the detector signal 3 and then to the electronic counter 4, which measures the distance to the selected point on the probing path. Then, the measured distance from counter 4 and the signal from memory block 9 go to solving device 10, which solves equations like the system (1, numbers profile a (Z) along the sounding path. At the last moment of transition from one point measurement to another unit 5 of the range overview, resets the peak detector 8. Formula and 3 a bout e and II Optical device for sounding the atmosphere containing a control unit connected to the emitter and signal detector, to the input of which is connected to A receiver with an input compensation device, and an electronic counter to the output, characterized in that, in order to improve accuracy, it is equipped with a connected input to the control unit, and one of the outputs - to the detector input with a range viewing unit, connected in series by a gated amplifier, the inputs of which are connected to the photo print

и блоком обзора по дальности, пиковым детектором , также св занным входом с блоком обзора но далькостп, запоминающим блоком п рсшающнм устроЛстЕом, к входу которого под(лючен выход электронного счетчика.and a range-of-view unit, a peak detector, also connected by an input to a no-dalcost unit, a storage unit with a matching device, to the input of which is under (the output of the electronic counter is switched off).

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Патент Франции № 2208527, кл. G 01W 1/00, 1977.1.Patent of France No. 2208527, cl. G 01W 1/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР Л 563658, кл. G 01W 1/00, 1977 (прототип).2. Authors certificate of USSR L 563658, cl. G 01W 1/00, 1977 (prototype).

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Оптическое устройство зондирования атмосферы, содержащее блок управления, соединенный с излучателем и детектором сигнала, к входу которого подключен фотоприемник с устройством компенсации на входе, а к выходу — электронный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено подключенным входом к блоку управления, а одним из выходов — к входу детектора блоком обзора по дальности, последовательно соединенными стробируемым усилителем, входы которого связаны с фотоприемником и блоком обзора по дальности, пиковым детектором, также связанным входом с блоком обзора по дальности, запоминающим блоком и решающим устройством, к входу которого подключен выход электронного счетчика.An optical atmosphere sensing device comprising a control unit connected to an emitter and a signal detector, to the input of which a photodetector with a compensation device at the input is connected, and to the output is an electronic counter, characterized in that, in order to improve accuracy, it is equipped with a connected input to the unit control, and one of the outputs - to the detector input by a range review unit, connected in series by a gated amplifier, the inputs of which are connected to a photodetector and a range view unit, peak detectors a torus, also connected by an input to a range-viewing unit, a storage unit, and a decider, to the input of which an electronic counter output is connected.
SU782655348A 1978-08-15 1978-08-15 Optical device for sounding atmosphere SU731409A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782655348A SU731409A1 (en) 1978-08-15 1978-08-15 Optical device for sounding atmosphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782655348A SU731409A1 (en) 1978-08-15 1978-08-15 Optical device for sounding atmosphere

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU731409A1 true SU731409A1 (en) 1980-04-30

Family

ID=20781595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782655348A SU731409A1 (en) 1978-08-15 1978-08-15 Optical device for sounding atmosphere

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU731409A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1265938A (en) Temperature measurement
US5914776A (en) Method for an automated visual range measurement by means of a LIDAR system
CA1184999A (en) Method and laser apparatus for measuring visual range, slant visual range and cloud altitude
US4830513A (en) Distributed temperature sensor with optical-fiber sensing element
GB1387060A (en) Apparatus for determining correct pyrometer readings with steam or other interference present
CN111766571A (en) Outdoor calibration method for infrared range finder
SU731409A1 (en) Optical device for sounding atmosphere
US4578998A (en) Microwave moisture measurement
US3937953A (en) Non-contactive proximity sensor system utilizing nucleonic radiation fluorescence
JPS5796203A (en) Contactless displacement detector employing optical fiber
SU966639A1 (en) Method of determining dispersive media optical characteristics
SU1038839A1 (en) Atmosphere optical characteristic determination device
SU1130779A1 (en) Atmosphere optical probing device
RU2780672C1 (en) Method for determining the meteorological range of visibility in difficult weather conditions
RU2018104C1 (en) Method of determination of profile of attenuation factor in specified section of atmosphere
RU2054689C1 (en) Method of automatic verification of pointer-type instruments
SU1597815A1 (en) Method of determining attenuation index of atmosphere
SU1511594A1 (en) Radiation thickness meter
JP2897389B2 (en) Temperature measuring method and distributed optical fiber temperature sensor
RU1800427C (en) Method for atmosphere inverse scattering index determining
SU507133A1 (en) Method of checking measuring instruments
SU821918A1 (en) Apparatus for determining wave mean height
SU1538157A1 (en) Method of measuring meteorological visibility range
Carullo et al. A low-cost contactless distance meter for automotive applications
SU1613859A1 (en) Method of phase determination of distance