Прибор для измерения прозрачности воздуха

Прибор для измерения прозрачности воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М 38802

Еласс 42 Ь, 34

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ прибора для измерения прозрачности воздуха

К авторскому свидетельству М. М. Гуревича и В. Г. Кастрова, заявленному 2 марта 1934 года (спр. о перв..% 143146).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 сентября 1934 года. (298) Прозрачность воздуха в горизонтальном направлении является весьма интересным метеорологическим элементом.

Во-пе рвых, она имеет большое непосредственное практическое значение, как фактор, от которого, главным образом, зависит видимость удаленных объектов.

Практическое значение видимости для всех видов транспорта, геодезической съемки и т. п. вполне очевидно; во-вторых, прозрачность воздуха, являясь одной из основных характеристик воздуш- ных масс, представляет большой инте-, рес для синоптики; в третьих, изучение этого элемента может дать много для исследования процессов, происходящих в атмосфере у земной поверхности, так как почти все они так или иначе отражаются на прозрачности воздуха.

Из всех методов, которые предлага- лись различными исследователями для дневных наблюдений, только следую- щие два могут претендовать на доста-, точную строгость и точность.

1. Метод Hoschmieder à и Ruble, за-,, ключающийся в том, что измеряют видимые яркости трех одинаково черных

1 Н. Koschmieder. Forschungsarbeiten des staatlichen ОЬв rvatoriums. Danzig, 1930, H. 2.

Н. Ruhle. Таы же, 1930 r. тетр. 3. экранов, расположенных от наблюдателя на различных расстояниях. Чем дальше находится от наблюдателя экран, тем он кажется светлее благодаря наличию

„воздушной дымки". Измеряемая телефотометром яркость экрана зависит от освещения слоя воздуха между наблюдателем и экраном, прозрачности, этого слоя, яркости света, отраженнного от эк рана, и света, претерпевшего многократные отражения и преломления в оптике прибора. Потрем получаемым уравнениям возмоя,но определить прозрачнотсь воздуха.

2. Метод Пясковской состо: т в измерении яркостей двух пар экранов— одной, находящейся вблизи наблюдателя и другой — на значительном расстоянии.

Каждая пара состоит из одного белого и одного черного экрана, Если отражательные способности одноименных экранов одинаковы, то разность между яркостями удаленных экранов всегда меньше, чем разность между яркостями ближних, благодаря ослаблению отраженного экранами света в промежуточном слое воздуха. Если b и О„яркости белого и черного экранов ближней

1 E. Пясковская. Журнал,Геофизика, т. ll

М 3 — 4, стр. 329 — 337. 1932. пары, à b,— и Ь „.— аналогичные величины для дальней пары, то коэфициент ослабления света воздухом будет: ь — ь ... (1) р ь,„— ь,„ где L и l — расстояния до дальней и ближней пары экраной.

Этот метод требует лишь, чтобы освещенность ближней и дальней пары экранов была одинакова, что имеет место в большем числе случаев, а не однородность освещения всего слоя воздуха, чего требует первый метод: Кроме того если ближняя пара экранов установлена дс "таточно близко от месга наблюдения, то при неоднородном помутнении воздуха все же всегда будут получать среднее значение прозрачности.

Одним из недостатков обоих методов, по мнению изобретателей, является необходимость делать несколько (три или четыре) отдельных наведений телефотометра на различные объекты и такое же число отдельных фотометрирований.

Исходя из всего этого, изобретатели предлагают видоизменить второй из описанных методов таким образом, чтобы величину коэфициента ослабления и можно было получать из одной установки на фотометрическое равновесие и чтобы фотометрирование можно было производить при большой яркости полей сравнения. Описываемый ниже прибор позволяет достигнуть этого.

На приложенном чертеже фиг. 1 и 2 представляют схематически прибор, согласно изобретению, в двух взаимно перпендикулярных продольных сечениях;

"фиг. 3 и 4 — схемы наложения изображений на выходной зрачок от далекой и близкой пары экранов, В основном прибор состоит из двух труб 4 и В с объективами g и О.„ имеющими почти параллельные оси, Одна из труб, например А, направлена на расположенную вдали (1 — 2 кл) пару экранов, из которых один покрыт белой, хорошо отражающей и рассеивающей краскок, другой †черн краской, 1 Здесь, как и в дальнейшем. называется коэфициентом ослабления десятичный логарифм величины обратной к>эфициенту прозрачности, рассчитанному на единицу расстояния (1 .ся1. отражающей по возможности малую часть падающего на него светового потока. Белый и черный экраны располагаются на небольшом расстоянии друг от друга. Объектив О, (фиг. 1 и 2) дае.r изображение этих двух экранов около своего главного фокуса. Бипризма D, сдваивает изображения, смещая их одно относительно другого.

Расстояние от бипризмы до изобра жения и преломляющие углы бипризмы

,рассчитаны таким образом, чтобы изоI бражение белого экрана, отклоненное одной половиной бипризмы, совпало с изображением черного экрана, отклоненным другой половиной бипризмы. При этом каждое из совпадающих меl жду собой изображений должно закрывать целиком выходной зрачок а прибора. Если наблюдатель через зрачок прибора а будет смотреть на бипризму D, то он увидит одну ее половину светлой, а другую — темной. !

Совершенно такую же картину наложения изображений белого и черного экранов на выходной зрачок прибора дает и объектив О от близко расположенной пары экранов. Совмещение пучков света, идущих через объектив О, и О„происходит при помощи призм ы P и полупрозрачного зеркала Н.

Наименьшие размеры экранов и их ! расстояние друг от друга должны быть пропорциональны расстоянию от экранов до прибора. Схемы наложения изображений на выходной зрачок от далекой и близкой пары экранов даны на фиг. 3.

Фиг. 3 дает картину наложения изображений далеких экранов; фиг. 4 — близких.

Над схематически представленным зрачком расположены .изображения белых (- - - - - 1 и черных i -- — — ) экранов.

Они помещены выше зрачка только, для наглядности, в действительности они должны с ним совпадать. Пря мые линии, пересекающие на схеме изо1 бражения экранов, показывают, что например, изображение дальнего черного экрана (фиг. 3) получено через объектив О„ от правой половины оипризмы, а изображение совпадаюшего с ним ое лого экрана получено через левую по ловину бипризмы, Аналогичная схема на фиг. 4 дает представление о распревселении изображений, полученных от близкой пары экранов через объектив Ов, Здесь через правую половину бипризмы на зрачок попадают лучи от, белого экрана, а через левую половину в от черного, т. е. обратного тому, что давал объектив О,.

Если закрыть объектив О, и смотреть в зрачок, то правая половина бипризмы будет светлой, а левая — темной. Закрывая объектив О„,наблюдают обратную картину. При этом разница в яркостях для близкой пары экранов будет значительно больше, чем разность для далекой пары.

Поэтому, если смотреть в зрачок при двух работающих объективах О, и 0„ то яркости двух граней бипризмы не будут одинаковыми. Для уравнивания яркостей следует уменьшить разность в яркостях от близкой пары экранов, видимых через объектив О, Для этого между призмой P и полупрозрачным зеркалом Н в ход лучей пучка помещается серый нейтральный клин К, который может перемещаться при вращении выведенной наружу кремальеры. Перемещая клин, наблюдатель подгоняет его положение так, чтобы яркости полей зрения были одинаковы. Клин имеет шкалу с равномерными делениями.

Пусть r„, r„, r,, r „— коэфициенты отражения белых и черных экранов ближней и дальней пары, о и о — прозрачности оптики прибора для лучей, идущих от той и другой пары; = и о — яркости пучков света, рассеянных на пути этих лучей как в атмосфере, так и внутри самого фотометра, благодаря отражениям от линз, стенок трубы и,:пр.

Наконец, пусть .Е будет освещенность экранов, я. †постоянн клина и z — отсчет по клину. Наблюдаемые через фотометр яркости экранов будут

b, == . (r„E 10 —:.-о)

Ь = о (r„E 10 — =)

b,= (r,, Е 10 -1-=)

b „= о (r „Å. 10 — - =) Мы предполагаем. что полупрозрачное зеркало Н ослабляет оба лучка в одинаковой мере.

Когда введением клина достигают фотометрического равновесия, то очевидно, что яркость полей сравнения будет

B=b 10 — +b =b„10 —" +b . (23 и следовательно ь,— — ь .- (10 — (— 1О ц

Ьл — Ь б (Irá r)

= A10- I — >....... (3)

Постоянная А определяется предварительно на значительный период временм в течение которого можно считать коэфициенты отражения экранов постоян ными. Для определения экраны устанавливаются на одинаковом расстояния и находится показание клина х„при котором поля сравнения имеют одинаковую яркость. При Г=1 из (3) получают A = 10- л и, следовательно, (3) может быть написано в таком виде

10 — 10 — o-л(Р— 0 откуда

k — (x — х,)....... (4)

Нетрудно н оказать, что случайные погрешности в величине k, происходящие от неточности установки на фотометрическое равновесие, при предлагаемом методе должны быть в два раза меньше, чем при методе четырех отдельных фотометрирований, даже если предположить, что точность самого фотометрирования в обоих случаях одинакова.

Предмет изобретения.

1. Прибор для измерения прозрачности воздуха в горизонтальном направлении, состоящий из зрительной трубы с двумя объективами, служащий для наблюдения двух пар экранов, из которых одна пара (черный и белый экраны) расположена вдали, а другая пара (белый и черный экраны) — вблизи от прибора, отличающийся применением помещенной между выходным зрачком и объективом бипризмы O. расстояние которой до изображения и преломляющие углы. которой так подобраны, чтобы в выходном зрачке трубы налагались изо or. Я

Ct3»»r. 3 бражения дальних экранов (черного и белого), полученные. через разные поля бипризмы, а также — ближних экранов (белого и черного), полученные через другой объектив и те же бипризмы, с целью сравнения разностей яркостей ближней и дальней пар экранов.

2. В приборе по п. 1 применение по

Экс»»ер»» »» редактор Н. И» Георгиевский мещенного между призмой P полного внутреннего отражения и полупрозрачным зеркалом Н серого нейтрального клина А; снабженного шкалой с равномерными делениями и служащего для выравнивания яркостей обеих половин биприэмы, с целью вычисления коэфициента поглощения воздуха из одного отсчета

Тип. „Промполиграф", Ча»»бовскап, 12. Зак. 995