Фотоэлектрический озонозонд

Фотоэлектрический озонозонд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23Л 111.1966 (№ 1098982/26-10) Кл. 42i, 20/01 с присоединением заявки ¹

МГ1К G 01k

УДК 551.508.952(088.8) Приоритет

Опубликовано 20.Х.1967. Ь1оллетень № 22

Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

Лата опубликования описания 8.1.1968

Автор изобретения

А. М, Шаламянский

Заявитель

ФОТОЭЛ ЕКТР1х ЧЕСКИЙ ОЗОНОЗОНД

Известные фотоэлектрические озонозонды, содержащие модулятор светового потока, матовое стекло, диск со светофильтрами, фотоэлемент, импульсный усилитель и детектор.

Известно также использование в аналогичных приборах модулятора в виде полой непрозрачной полусферы со щелями вдоль ее меридианов.

Особенность предложенного прибора заклю11аЕтСЯ В тОМ, ЧтО ШИРИНа ЩЕЛЕЙ МОДУЛЯтОРа

b,) выполнена изменяющейся по закону b:

cos -(.) где b — ширина щели, b0 — ширина щели, приведенная к пол!осу полусферы модулятора, ьт — угол между нормалью к плоскости входного окна прибора и направлением солнечных лучей, т(и) — пропускание матового стекла при различных углах а. 3То отличие обеспечивает незав1!01!мост! сигналов озонозонда от

0I 0 Ilo 705KOIIH51 OTIIOCrITC5!»но CO:IIIII3.

H a (tI l I I . 1 с х е м;! т н с C Ii I i II 3 0 6 р é rh C I I Il p Q+ 7 0iK c l 1 i l hl iI 11 p H 6 o p; н а ф и г. 2 — - м одул я то р п р ибора.

Модулятор 1 светового потока представляет собой полую непрозрачную полусферу со щелями 2, расположенными равномерно по меридианам полусферы. Модулятор приводится во вращение моторо»r 8 с помощью передаточного механизма 4.

Матовая пластинка 5, изготовленная из кварца, направляет через входное окно 6 часть падающего на нее света на фотоэлемент 7. Необходимая для измерений область спектра выделяется стеклянными или интерференциопными светофильтрами, установленными на диске 8, который поворачивается с помощью мотора 8 и передаточного механизма 4.

Фототок, возникающий в фотоэлементе (фотоумножителе) 7, усиливается импульсным усилителем 9. Сигнал на выходе усили7е7я выпрямляется пиковым детектором 10 и подается на вход передатчика 1(раднзонда

1- K3-1А, которьш передает этот сигнал на землю.

При освещении озонозонда Солнцем íà «еподвижную матовую пластинку при вращении модулятора падает попеременно то рассеянная ра I I

25 ихlпу ьсов, где постоянная состав. Ющая представляет собой фототок, образуемый рассеянной радиацией, а переменная составляюшая — фототок, образуемый прямой солнечной радиацией.

30 На выходе уси,7ителя переменного тока воз204625 никают сигналы, обусловленные только пере.менной составляющеи входных сш.палов, т. е. получшотся юшульсы, амплитуда которых зависит только от интенсивности прямого сол.нечного света. Чтобы на величину сигнала не влияло неравномерное распределение рассеянного света по небосводу, в полусфере должно быть достаточное количество щелей (например, в полусфере диаметром 70 я,и — 12 щелей, расположенных равномерно по меридианам полусферы).

Световой поток Ф, падающий на матовую пластинку, равен Ф â€” I Scîsà, где Ie †интенсивнос солнечной радиации;

S — площадь светового пятна на матовой пластинке; а — угол между нормалью к входному окну и направлением солнечных лучей.

Световой поток все время изменяется, так 2О как меняется угол а, который определяется положением зонда относительно Солнца. Площадь светового пятна примерно равна площади прямоугольника

S=ab, 25 где а — постоянная величина, определяемая только диаметром пластинки;

b — зависит только от ширины щели 2.

Если ширина щели 2 меняется по закону о зо

, где b< — ширина щели, приведенная к nocos z люсу полусферы, то световой поток, падавший на матовую пластинку, равен

Ф=Ig — cos =Is S,.

Obo

З5

cos я т. е. световой поток не зависит от положения зонда относительно Солнца.

Известно, что при прохождении света через матовое стекло закон косинуса нарушается. 4О

В реальном случае световой поток, прошедший через матовое стекло, равен

Ф =1 Scosn ° (а), где т(а) — пропускание стекла.

Чтобы и в этом случае поток остался независимым от положения прибора относительно

Солнца, ширина щели должна изменяться собо ответственно по закону b=

cos я -.() Все изложенное справедливо и ри следующих условиях: диаметр матовой пластинки (входного отверстия) должен быть достаточно мал, чтобы форма светового пятна была близка к прямоугольной. Наибольшая ширина щели должна быть не более 0,2 диаметра входного отверстия (при этом различие между площадью расчетного прямоугольника и площадью реальной фигуры светового пятна не превышает 8s/ц). Радиус сферы должен быть выбран так, чтобы ширина непрозрачной части между щелями не превышала диаметра входного отверстия.

Для выпрямления переменного сигнала в озонозонде используется пиковый детектор, у которого постоянная времени заряда гораздо меньше постоянной времени разряда. На выходе детектора получается сигнал, который обусловлен только импульсами с максимальной амплитудой (при переключении светофильтров конденсаторы детектора должны разряжаться через малое сопротивление). Таким образом, на вход передатчика подается напряжение, соответствующее только максимальным сигналам, что обеспечивает меньший разброс и, следовательно, большую точность в определении содержания озона.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический озонозонд, содержащий модулятор светового потока в виде полой непрозрачной полусферы со щелями вдоль ее меридианов, матовое стекло, диск со светофильтрами, фотоэлемент, импульсный усилитель, пиковый детектор, установленный на выходе усилителя, и радиопередатчик, отличаюыийся тем, что, с целью обеспечения независимости сигналов озонозонда от его поло>кения относительно Солнца, ширина щелей модулятора выполнена изменяющейся по закону

b„, 6=, где b — ширина щели, 4 — ширина

cos () щели, приведенная к полюсу полусферы модулятора, а--угол между нормалью к плоскости входного окна прибора и направлением солнечных лучей, т(а) — пропускание матового стекла при различных углах а.

Составитель С. В. 11епомнящая

Редактор Н. С. Коган Текред А. А. Камышникова Корректоры: В. В. Крылова и Л. В. Наделяева

Заказ 4211/1 Тираж 535 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2