SU857903A1

SU857903A1 - Device for measuring height of clouds

Info

Publication number: SU857903A1
Application number: SU782574451A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Григорьев; Борис Иосифович Метлицкий; Михаил Маркианович Попов
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Гидрометеорологического Приборостроения
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1981-08-23

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ОБЛАКОВ(54) DEVICE FOR MEASURING THE HEIGHT OF CLOUDS

Изобретение относитс к гидрометрологическому приборостроению, в частности к устройству дл измерени высоты облаков локационного типа, и может использоватьс как автономньм аэродромный прибор или как.датчик в составе автоматических гидрометеорологических станций. Известны локационные измерители высоты облаков, в которых высота облаков определ етс по временному положению точки пересечени переднего фронта отраженного сигнала с некоторым уровнем сравнени (пороговым уровнем) 1 . Основным недостатком их вл етс то, что они, в подавл ющем большинст ве случаев, дают высоту облаков более низкую, чем та, с которой пилот самолета , наход щегос в облаках, видит , смотр вертикально вниз, наземные ориентиры, т.е. обладают невысокой достоверностью результатов измер ний. Наиболее близким к предлагаемому изобретеш ю вл етс устройство ана логичного назначени , содержащее источник излучени , последовательно св занные прием ггую оптическую систему, устройство компенсации рассто ни на величину принимаемого сигнала, фотоприемник, усилитель и счетчик временных интервалов 2 . - Однако это устройство не дает воз-, можности достоверного измерени высоты облаков. . Цель изобретени - повьгаение достоверности измерени высоты облаков. Цель достигаетс тем, что устройство снабжено анализатором плоскости пол ризации излучени , установленнымв приемной оптической системе, а также цепочкой из дифференцирующего блока, селектора пол рности, фазового инвертора, порогового устройства и блока формировани - останавливающего импульса, включенной между усилителем и счетчиком временных интервалов .The invention relates to hydrometrological instrumentation, in particular, to a device for measuring the height of clouds of the radar type, and can be used as an autonomous aerodrome instrument or as a sensor as part of automatic hydrometeorological stations. Locational cloud height meters are known in which the cloud height is determined by the temporal position of the point of intersection of the leading edge of the reflected signal with a certain level of comparison (threshold level) 1. The main disadvantage of them is that they, in the overwhelming majority of cases, give the height of the clouds lower than the one from which the pilot of the aircraft who is in the clouds sees, looking vertically down, landmarks, i.e. have low reliability of measurement results. The closest to the proposed invention is an analogous designation device containing a radiation source, a serially connected receiving optical system, a device for compensating the distance to the received signal, a photodetector, an amplifier, and a time interval counter 2. “However, this device does not allow for a reliable measurement of the height of the clouds. . The purpose of the invention is to increase the confidence in the measurement of the height of the clouds. The goal is achieved in that the device is equipped with a radiation polarization plane analyzer installed in the receiving optical system, as well as a chain of a differentiating unit, a polarity selector, a phase inverter, a threshold device and a shaping unit — a stopping pulse connected between the amplifier and the time counter.

На чертеже изображена блок-схема устройства дл измерени высоты облаков .The drawing shows a block diagram of a device for measuring the height of clouds.

Устройство содержит излучатель 1 с плоскопол ризованным пучком излучени , блок 2 формрфовани запускающего импульса, счетчик 3 временных интервалов, приемную оптическзто систему с анализатором 4, пропускающим излучение с направлением плоскости пол ризации, совпадающим с направле™ нием плоскости пол ризации зондирующего излучени устройство 5 компенсации вли -ни рассто ни до облаков на величину принимаемого сигнала, фотоприемник 6, усилитель 7j дифферецирующий блок 8 селектор 9 пол рности , фазовый инвертор 10, пороговое устройство 11, блок 12 формировани останавливающего импульса.The device comprises an emitter 1 with a plane-polarized radiation beam, a trigger pulse shaping unit 2, a 3 time interval counter, a receiving optical system with an analyzer 4 transmitting radiation with the direction of the polarization plane coinciding with the direction of the probe radiation polarization plane 5 - no distance to the clouds by the magnitude of the received signal, the photodetector 6, the amplifier 7j, the differential unit 8, the polarity selector 9, the phase inverter 10, the threshold device 1 1, a stop pulse formation unit 12.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При излучении зондирующего импульса часть его, так называемый опорный сигнал, подаетс на фотоприемник 6, электрический сигнал с которого за пускает счетчик 3 временных интервалов .When the probe pulse is emitted, a part of it, the so-called reference signal, is applied to the photodetector 6, the electrical signal from which transmits a counter of 3 time intervals.

Отраженный от облака световой импульс собираетс приемной оптической системой с анализатором 4, Через анализатор проходит только то оптическое излучение, направление плоскости пол ризации которого совпадает с направлением плоскости пол ризации зондирующего излучени , т.е. однокрано рассе нного излучени . После анализатора 4 оптический сигнал проходит через устройство 5 компенсации и попадает на фотоприемник 6. Электрческий сигнал с фотоприемника б усилваетс усилителем 7 и далее диф{1)ерен цируетс в блоке 8.The light pulse reflected from the cloud is collected by the receiving optical system with the analyzer 4. Only the optical radiation passes through the analyzer, the direction of the polarization plane of which coincides with the direction of the polarization plane of the probing radiation, i.e. monotonous scattered radiation. After analyzer 4, the optical signal passes through compensation device 5 and enters the photodetector 6. The electrical signal from photodetector b is amplified by amplifier 7 and then diff (1) is transmitted in block 8.

Г1родифференцированньм сигнап направл етс в селектор 9 пол рности, пропускающий импульсы только отрицательной пол рности, которые затем посылаютс в фазовый инвертор 10, Здесь отрицательные импульсы преобра ,зуютс в импульсы положительной пол рности , которые поступают на вход порогового устройства 11. Уровень величины порогового напр жени устанавливаетс не меньше, чем амплитуда сигнала от подоблачной дымки, так как при использовании устройства 5D1differentiated signal is sent to the polarity selector 9, which transmits only negative polarity pulses, which are then sent to the phase inverter 10, where the negative pulses are converted into positive polarity pulses, which are fed to the input of the threshold device 11. The threshold voltage level is set to not less than the amplitude of the signal from the cloud of smoke, as when using device 5

.компенсации величина принимаемых сигналов определ етс только оптическими характеристиками облаков и подоблачной дымки и не зависит от высоты облаков.Compensation The magnitude of the received signals is determined only by the optical characteristics of the clouds and the cloud above the clouds and does not depend on the height of the clouds.

При превышении сигнала от облака порогового напр жени , в блоке 12 формировани останавливающего импулса формируетс сигнал, останавливаю щий счетчик временных интервалов,When the signal from the threshold voltage cloud is exceeded, in block 12 of the formation of a stopping impulse, a signal is generated, stopping the time counter,

В устройстве высота определ етс По временному положению точки пересечени порогового уровн срабатывани с задним фронтом отраженного лазерного импульса излучени , а в приемной оптической системе осуществл етс компенсаци зависимости величины принимаемого сигнала от рассто ни до облака, что позвол ет использовать пороговое устройство с посто нным порогом срабатывани .In the device, the height is determined by the temporal position of the crossing point of the threshold level with the falling edge of the reflected laser pulse, and in the receiving optical system the compensation of the received signal from distance to the cloud is compensated, which allows the threshold device to be used with a constant threshold .

Изобретение направлено на создание устройства дл измерени высоты облаков с повышенной достоверностью результатов измерений, т,е, создание устройства, которое измер ет высоту облаков, близкую к той, с которой пилот самолета, наход щегос в облаках , видит наземные ориентиры в направлении вертикально вниз.The invention aims to create a device for measuring the height of clouds with increased reliability of measurement results, t, e, creating a device that measures the height of clouds close to that from which the pilot of the aircraft in the clouds sees landmarks in the direction vertically downwards.

Глубина в облаке, с которой пилот ридит наземные ориентиры в направлении вертикально вниз, соответствует рассто нию, на котором формируетс зад1-шй фронт отраженного короткого лазерного импульса дл сигналов, сформированных однократно рассе нным светом, одним из способов вьщелени которого вл етс установка анализатора в приемном оптическом канале.The depth in the cloud from which the pilot retrieves the landmarks in the direction vertically downwards corresponds to the distance at which the rear edge of the reflected short laser pulse is formed for the signals generated by the once scattered light, one of the ways to install the analyzer optical channel.

В предложенном устройстве повышаетс достоверность измерений высот облаков, а следовательно, и безопасность эксплуатации авиационной техники в сложных метерологических услови х .In the proposed device, the reliability of measurements of cloud heights is increased, and, consequently, the safety of the operation of aeronautical engineering in complex meteorological conditions.

Claims

Invention Formula

A device for measuring the height of the field, comprising an emitter, a successively coupled receiving optical system, a device for compensating the distance to a cloud on the size of a received signal, a photodetector, an amplifier and a time interval counter, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy,

equipped with a radiation polarization plane analyzer installed in the receiving optical system, as well as a chain of a differentiating unit, a polarity selector, a phase inverter, a threshold device and a stop pulse shaping unit connected between the amplifier and the time counter.

Sources of information taken into account in the examination

Ь Patent of Germany N 1953594, cl. 42 I 20/03, 197K

2, USSR Copyright Certificate 646806, cl. .G01W 1/00, 1977.

12