Нефелометр

Нефелометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-з|у— (22) Заявлено 31.12.75 (21) 2306678/10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень № 4

{45) Дата опубликования описания 30.01.80 (5l ) М.К з а G 01 W 1/00

G01 N 21/26

Государственный комитет

СССР ло делам нзооретений и открытий (53) УДК 551.508.9 (088.8) (72) Авторы изобрет ения

И, С. КУзнецов, В. 11, Жданов и В 1=. Лысцев (71) Заявитель Научно-исследовательский институт гидрометеорологического приборостроения (54) Н ЕФЕЛОМЕТР

Изобретение относится к области гидрометеорологичеакого приборостроения, в частностями к нефелометрам для определения прозрачности атмосферы (или метеорологической дальности видимости — МВД), и предназначено для определения видимости на дорогах, в аэропортах, на морях и реках, на высотных сооружениях и естественных возвышенностях, угрожаюплих при тумане воздушным судам.

Известны нефелометры для измерения прозрачности атмосферы, основанные на фотометрировании среднего значения рассеянного исследуемой атмосферой излучения под различными углами (О) к направлению зондирующего излучения, в которых используется зависи

Такие нефелометры содержат источник зондирующего излучения для получения модулированного потока излучения в видимой или ближней к видимой ИК области спектра электромагнитных колебаний и фотоприемное устройство, фотометр ирующее рассеянное излучение, на выходе которого установлен узел, формирующий сигнал о прозрачности атмосферы.

Эти устройства пригодны для определения прозрачности (или МВД) при различного вида осадках, но имеют высокую погрешность, что ограничивает сферу их применения.

Наиболее близким к настоящему изобретению по существу решаемой задачи среди известных нефелометров для определения прозрачности атмосферы является автоматический регистратор оптической плотности тумана (3).

Это устройство содержит источник модулирова нного зондирующего излучения

{лампу накаливания с обтюраторо»), фотоприсмпик, 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 этом нефеломезрс формируется бсз учста причин изменения прозрачности атмосферы (туман, дождь или снег). поэтому данное устройство также пмсет зн",èòñëüíó!o погрешность в определении прозрачности атмосферы прп палпчпп осадков.

Цель изобретения — повышение точности определения прозрачности атмосферы.

Это достигается тем, что нсфелометр, содержащий источник модулированного

576840 зондирующего излучения, фотоприемник, воспринимающий рассеянное частицами атмосфсры излучение зондирующего источника, усил|итель с детектором и фильтр низкой частоты, снабжен анализатором флуктуаций для различения вида осадков и корректором выходного сигнала, причем вход анализатора флуктуаций подключен к выходу детектора, а . выход анализатора соединен с одним из входов корректора выходного сигнала, который включеч между выходом детектора и входом фильтра низкой частоты. При этом должен использоваться усилитель с детектором с частотной характеристикой, сопряженной с частотным спектром поступающих на вход анализатора, флуктуаций сигнала, обусловленных пролетанием через исследуемый объем атмосферы частиц, образующих разл ичные виды осадков. Иными словами, усилитель с детектором должен иметь постоянную времени, меньшую, чем время пролета частиц (капли дождя, снежинки) через исследуемый объем, с целью оптимального воснроизвсдения флуктуаций сигнала для дальнейшего их анализа и различения вида осадка.

На фиг. 1 представлены эпюры нап ряжений на выходе детектора при тумане (a), дожде (б) и снегопаде (в); на фиг. 2— блок-схема предлагаемого нефелометра.

Как следует из фиг. 1 сигнал при тумане (а) не содержит существенных флуктуаций, при дожде появляются флуктуации сигнала (o), а при снегопаде появляются флуктуации значительно большей амплитуды и длительности (в), чем при дожде.

Представленный на фиг. 2 нефелометр содержит источник 1 модулированного (с частотой f) 1 кГа) зондирующего излучения, представляющего собой набор светоизлучающих диодов, фотоприемник 2 полупроводникового типа, усилитель 8 с. детектором, анализатор 4 флуктуаций, корректор

5 выходного сигнала и фильтр б низкой частоты.

Анализатор 4 флуктуаций предназначен для получения сигналов коррекции, зависящих от интенсивности осадков и поступающих в ту или иную выходную цепь в зависимости от вида осадков.

Анализатор 4 может быть выполнен, на. пример, на основе определения средней площади одиночных флуктуаций для определения вида осадков и среднего значения напряжения флуктуаций за интервал времени t для определения интенсивности осадков.

Такой анализатор должен содержать ингегратор с амплитудным дискриминатором, позволяющие определить средние площади одиночных флуктуаций и распознавать вид осадков; детектор среднего напряжсния флуктуаций для определения интенсивности осадков; коммутатор, управляемый амплитудным дискриминатором, для подключения сигнала с выхода детектора к той или иной выходной цепи в зависимости от вида осадков (дождь или снег).

Корректор 5 выходного сигнала, включенный между выходом детектора и фильтром низкой частоты, может быть выпол нен, например, с помощью операционного усилителя и управляемого анализатором флуктуаций аттенюатора.

Нефелометр работает следующим образом.

Источник 1 зондирующего излучения посылает в исследуемую среду модулиро15 ванный поток излучения с частотой модуляции 1;5 — 10 к1"а.

Рассеянный частицами замутненной атмосферы поток излучения воспринимается и преобразуется в электрический сигнал

20 полупроводниковым фотоприемником 2, затем усиливается и детектируется усилителем с детектором.

При пролетании через исследуемую область атмосферы относительно ирупных частиц (капли дождя, снежинки и т. д.) на выходе фотоприемника 2 возникают флуктуации сигнала. Примененный усилитель с детектором воспроизводит эти флуктуации, которые поступают на анализатор флуктуаций 4 и корректор 5 выходного сигнала.

Анализатор флуктуаций с помощью интегратора определяет среднее значение площадей одиночных флуктуаций, обусловленных видом содаков, и с помощью амплитудного дискриминатора вырабатывает сигнал о виде осадков. Напряжение в анализаторе флуктуаций, . получаемое детектором, пропорциональное амплитуде, длительности и частоте флуктуаций, с помощью коммутатора, управляемого сигналом о виде осадков с амплитудного дискриминатора, поступает в ту или иную выходную цепь, связанную с корректором 5 выходного сигнала.

4> Сигнал с выхода анализатора 4 флуктуаций поступает на корректор 5 выходного сигнала и в занисимости от вида и интенсивности осадков соответствующим образом изменяет его коэффициент переда5О чи с помощью управляемого аттенюатора. и тем самым корректирует второй сигнал о прозрачности атмосферы, поступающий с усилителя с детектором на корректор 5.

Уточненный сигнал с корректора 5 поступает на фильтр б низких частот, где происходит его дальнейшая фильтрация.

Таким образом, скорректированный выходной сигнал позволяет определять. метеорологическую дальность видимости независимо от причин замутнения атмосферы.

В результате использования данного. изобретения будет существенно увеличена точность определения прозрачности атмосферы с помощью однопозиционных устройств — нефелометров, что, с одной сторо576840

Формула изобретения иг. т фи». 2

Составнтель С. Непомнящая

Техред А. Камышникова

Редактор Е. Месропова

Корректор С. Файн

Заказ 113/183 Изд. № 196 Тираж 474 Подписное

НГ10 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и очхрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент» ны, расширит сферу применения последних и, с другой стороны, увеличит эффективность использования нефелометров при метеообслуживании дорог, портов, аэродромов (включая взлетно-посадочные площадки для вертолетов) .

Кефелометр, содержащий источник модулированного зондирующего излучения, фотоприемник, усилитель с детектором и фильтр низкой частоты, о тл ич а ющ1и йся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен подсоединенным к выходу усилителя с детектором анализатором флуктуаций сигнала, а также корректором выходного сигнала включенным между выходом детектора и фильтром низкой частоты. и связанным одним из входов с выходом анализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 33117730, кл. 250-833, 1Î 1964.

2. Патент Франции № 158 3127, кл.

G 01 и, 1969.

3. Гроссман E. М., Лясотович В. Е. Информационные материалы по пидрометеоро15 логическим приборам и методам наблюдений сб; ¹ 40, М., «Гидрометнздачь, 1969, с. 16.