Измеритель высоты нижней границы облаков

Измеритель высоты нижней границы облаков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

838626

"Ф

1 Ч

«///»=- .-: :: «Х (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл.

5 01%/ 1/00 01 Г 3/06 (22) Заявлено 10. 10.79 (21) 2825402/18-10 с присоединением заявки .%

Государстввииый комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.8 1. Бюллетень J%22

Дата опубликования описания 15.06.8 1

Il0 делам иаооретеиий и открытий (53) УДК 551 -д08.9 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. B. Фом (7! ) Заявитель Научно-исследовательский институт гидрометеорологпческого приборостроения (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ

ГPAHHUbl ОБЛА КОВ

Изобретение относится к метеорологи- ческому приборостроению и может быть использовано дчя измерения высоты нижней границы вблаков (ИНГО) с последую- шим вводом данных î BHIO в раз ичные цифровые регистрирующие устройства и

5 автоматические метеостанции.

Известны триангуляционные измерители ВНГО, которые содержат разнесенные по местности прожектор и фотоприем!

О ник с оптическими осями в одной вертикальной плоскости 11.

Однако при твердых осадках, метелях они фиксируют отдельные локальные замутнения в подоблачной среде. Это за!

5 тру дняет использование известных приборов в автоматических необслуживаемых

:истемах измерения метеопараметров.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является измеритель ВНГО, Это устройство выполне«о в виде разнесенных прожектора и фотоприемника с оптическими осями в од. ной вертикальной плоскости. В процессе измерения оптические оси прожектора и фотоприемника всегда пересекаются и отношение потока рассеянного излучения

Ф воспринимаемого фотоприемником

Ф к излученному Фо — Ф (Ф вЂ” максимально возможное при любом данном угле визирования). ° Коэффициент передачи приемного тракта фотоприемника К постоянен во всем диапазоне измеряемых высот, причем он выбирается таким, чтобы обеспечить надежное измерение высоты ВНГО во всем требуемом диапазоне (от 30 до 1000 м):„!!оток рассеянного излуче1 ния Фб формируется за счет однократно рассеянного излучения и многократно рассеянного излучения. При этом Фп Ко (B + Вм), где В и В!и — яркости рассеянного в направлении фотоприемника из-, лучения, создаваемые соответственно 1 однократным и многократным рассеянием.

Величины Фп, В!, В„1 являются фун кцяями угла визирования р или высоты

Н =!. и!(где Н со -высота нижней гранинсб в цы облаков, L — расстояние между про3 8386 кектором и фотоприемником).и оптических характеристик зондируемой атмосферы Г2)

При замутненности подоблачной среды метеорологическая дальность ви:димости

1 км (5> = 2,5 км, величина сигнала

or излучения, рассеянного приземными слоями атмосферы, становится иногда сравнимой с величиной сигнала, рассеянного средой облака (особенно при Н«о

-300-1000 м и плотном основании облаков). Следовательно, такой измеритель

ИНГО наряду с регистрацией высоких облаков может фиксировать ложные сигналы о наличии низких облаков из-за укаэанных атмосферных помех что снижает достоверность сведений о BHIQ, особенно при работе измерителя в составе автоматических систем с цифровым выходом. Изменение (уменьшение) коэффициента передачи приемного трдктв фотоприемника до уровня, когца исключается влияние атмосферных помех на выходную информацию, влечет за собой ненадежную регистрацию высоких облаков,. т„е. не регистрируются высоты нижней границы 25 облаков., имеющих либо малую оптическую

r олщину, либо плотное оси ов ание, Бель изобретения -- снижение погрешносreN измерений, вызванных замутненностью подоблачной среды. 30

11ель дос гигается тем, что в измерителе фотоприемник установлен так, что оптическая ссь расположена вне плоскости сканирования: оптической оси прожектора на расстоянии or нее, определяемом 35 соотношением

rae и (Р ) = 0 при 0 ь Рь Р, о а (Р ) — монотонно возрастающая функция от 0 no K> при

Р,а Р а 90, в (P ) — некоторая функция.

Поскольку поток многократно рассеянного в сторону приемника излучения практически не изменяется при небольших смещениях оптической оси фотоприемника из плоскости качения оси прожектора, то в (Р ) = Ко . Гогца при Нн 4 Нр воздействующий на фотоприемник сигйвл формируется только за счет компоненты многократного рассеяния. Начиная с высоты Н,р в сигнале, воздействующем на фотоприемник, начинает возрастать компонента однократного рассеяния.

Последняя значительно больше компоненты многократного рассеяния. Слецовательно, когда измерению ИНГО сопутствует замутнение в приэемном слое, вызванное такими атмосферными явлениями, как твердые осадки и метели, величины сиГ панов от указанных замутнений до Н

Н при разведенных оптических осях о прожектора и фотоприемника значительно меньше, чем при нахождении их в одной вертикальной плоскости. Фотоприемник

3 = (,, tgg „, . . ig ii), о о гце НР— псловина верхнего значения о диапазонa измеряемых Bысот — расстожие от прожектора до регистратора (база), — угон. расхождения конуса зрения фогоприемника, определяется параметрами оптического трак

--в фотоприемника

tgg= гце d - размер диафрагмы приемной оптики, E — фокусное расстояние приемной оптики; — угон расхождения конуса луча прожектора, определяется параметрами оптического тракта

55 прожекropa э Я: — з

26 ф где 3 - горизонтальный размер тела свечения источника излучения, — фокусное расстояние прожекторной оптики, На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого триангуляционного измеригеля ИНГО.

Из мери тель содержит прожектор 1, устанавливаемый нв расстоянии (базв) от фотоприемника 2, и регистратор 3.

Вертикальная плоскость качания оптической оси прожектора 1 при развертывании измерителя на местности устанавливается на расстоянии 3 nr оптической оси фотоприемника 2 с помощью прицельного приспособления, имеющегося в прожекторе, и вехи, расположенной на расстоянии

or центра фотоприемника по нормали к базисной линии.

Луч прожектора 1 при сканировании входит в поле зрения фотоприемника 2 постепенно, начиная с некоторого угла визирования и соответствующей ему высоты H@

При этом поток рассеянного излучения

Фл равен

e =а(Р) Ь„+ Ь(Р) Ъ, 8388

Л-Л не реагирует на такие сигналы. В то же время сигналы от облаков, среца которых имеет оптическую плотность (показатель ослабления) намного больше, чем среда сильных твердых осацков и метелей, цостаточных для срабатывания фотоприемника во всем диапазоне измеряемых высот.

Отсюда следует, что выведение оптической оси фотоприемника из плоскости щ качения оптической оси прожектора в большей степени влияет на составляющую сигнала за счет однократного рассеяния, уменьшая ее величину относительно составляюшей сигнала за счет многократ» д ного рассеяния, т.е. на величину суммарного сигнача начинает влиять в большей степени величина показателя ослабления (прозрачность), а не виц индикатриссы.

Формула изобретения

Измеритель высоты нижней границы облаков, содержашей разнесенные прожек- ZS тор и фотоприемник с регистратором, отличающийсятем, что,с

26 6 целью снижения погрешностей измерений ю вызванных замутненностью в подоблачной среде, в кем фотоприемник установлен так, что его оптическая. ось расположена вне плоскости сканирования оптической оси прожектора на расстоянии от нее, определяемом соотношением где Н„, - половина верхнего значения

0 заданного диапазона измеряемых высот, - угол расхожцения конуса зрения фотоприемник a, Ч - угол расхождения конуса луча прожектора;

Ь вЂ” расстояние между прсисектором и фотоприемником.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Информационные материалы по гидрометеорологическим приборам и методам наблюдений. М., Гидрометеоиздат», сб. N 32, с. 12-21.

2; Авторское свидетельство СССР

М 443252, кл. Q 01 С 3/06, 1973.

НИИПИ Заказ 4442/70

Тираж 732 Подписное

Филиал ППП Патент"

r.Ужгород,ул Проектная,4