Измеритель дальности видимости

Измеритель дальности видимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сею з Совета ими

Сецмалметичеекми

Республик

О II И С А Н И Е ()900238

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 120680 (21) 2938554/18-10 (51 ) М. Кд. с присоединением заявки,%

G 01 W 1/00

Веударетеаниы0 квмитет

СССР ао делам иэебретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,01.82, Б оллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 2 0182 (53) УДК551.508. .9(088.8) /

/ (72) Автор изобретения

А,Б.Немировский (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАЛЬНОСТИ ВИДИМОСТИ

Изобретение относится к метеороло— гии и может быть использовано для измерения метеорологической дальности видимости на оптических испытательных полигонах, при физическом моделировании задач видимости применительно к метеорологическому обслуживанию авиации.

Известен трансмиссионный регистратор дальности видимости, основанный на определении прозрачности с пос10 ледующим пересчетом ее в метеорологическую дальность видимости. Регистратор содержит модулируемый источник света, оптическую систему, фотоприемник, систему уравновешивания сигналов по опорному и измерительному каналам с регулируемой диафрагмой и регистрирующее устройство f13.

Недостатком указанного регистратора является невозможность непосредственного измерения метеорологической дальности видимости. При определении метеорологической дальности видимости по измеренному значению прозрачности атмосферы не учитываются влияние пространственной неоднородности атмосферы, изменчивость альбедо подстилающей поверхности, а также многократное рассеяние света, что приводит к существенным погрешностям измерения метеорологической дальности видимости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель основанный на визуальном сравнении яркости фона и объекта, т.е. на измерении контраста, с последующим пересчетом его в метеорологическую дальность видимости. Измеритель дальности видимости содержит светопоглощающую камеру-экран, двойной телефотометр с установленной в одном из телескопов диафрагмой, регулирующей отношение фотометрируемых яркостей, и регистратор. Двойной телефотометр Неподвижно установ лен на определенном расстоянии от

9002

45

50 камеры (база фотометрирования), Диаф" рагма соединена с регистратором, который представляет собой шкалу с делениями и индексом С21.

Однако измеритель дальности видимости имеет низкую точность измере" ний, обусловленную виэуальностью фотометрирования и приближенностью последующего пересчета контраста в дальность видимости, так как при этом 10 не учитываются влияние пространственной неоднородности атмосферы, неравномерность освещенности приземного слоя и закрытость горизонта облаками, что резко снижает точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений дальности видимости, Указанная цель достигается тем, что измеритель дальности видимости, содержащий светопоглощающую камеруэкран, двойной телефонометр с установленной в одном из телескопов диафрагмой, регулирующей отношение фотометрируемых яркостей, и регистратор, снабжен соединенным с регистратором блоком измерения базы фотометрирования, двухканальным оптико-электронным преобразователем контраста и следящей системой, со входом которой через преобразователь связан телефотометр, а также установленной с возможностью перемещения вдоль базы фотометрирования, ходовой тележкой с приводом, подсоединенным к выходу следящей системы, при этом телефотометр установлен на этой ходовой тележке °

Установка двойного телефотометра на платформе ходовой тележки позволяет непрерывно изменять базу фото40 метрирования и производить точное измерение дальности видимости при равенстве дальности видимости и базы фотометрирования во всем диапазоне измерений. Введение двухканального оптико-электронного преобразователя контраста, следящей системы тягового электропривода и блока измерения базы фотометрирования повышает точность измерения, так как дает возможность измерять дальность видимости непосредственно, беэ последующих пересчетов по приближенным уравнениям.

На фиг.1 представлена блок-схе- и ма измерителя дальности видимости; на фиг.2 пример конкретного выполнения оптико-электронного преобра38

4 зователя контраста (позиции на фиг.2 даны в соответствии с прохождением сигнала); на фиг.3 - графики, поясняющие работу оптико-электронного преобразователя контр;ста.

Измеритель дальности видимости содержит свето-поглощающую камеру-экран 1, двойной телефотометр 2, с телескопами 3 и 4, двухканальный оптико-электронный преобразователь контраста, следящую систему 6 тягового электропривода, трансмиссию

7, рельсовую .ходовую тележку 8 с платформой 9, блок 10 измерения базы фотометрирования и регистратор 11 (фиг.1).

Двухканальный оптико-электронный преобразователь (фиг.2) содержит модулятор 12 света, поворотные зеркала 13 и 14, фоточувствительный элемент 15, усилитель 16, двухканальный коммутатор 17 сигналов, стробируемые усилители 18 и 19, триггер 20, пороговое устройство 21, счетчик 22 импульсов, амплитудные детекторы 23 и 24, схему 25 вычитания, схему 26 синхронизации коммутатора, источник 27 света, оптическую линзу 28, Светопоглощающая камера-экран 1 с телефотометром 2 образуют измерительную базу фотометрирования, Светопоглощающая камера-экран 1 выполнена в виде зачерненного изнутри параллелепипеда. Двойной телефотометр

2 выполнен в виде двух телескопов

3 и 4, идентичных по оптическим параметрам, причем телескоп 3 ориентирован на фон вблизи линии горизонта, а телескоп 4 - на торцовое отверстие камеры-экрана 1 таким образом, что окружающий камеру фон не попадает в его поле зрения. В телескопе 3 установлена диафрагма не показана), размеры которой выбираются из соотношения

0=Do 1K

0 — относительное отверстие диафрагмируемого объектива телескопа;

0 - относительное отверстие нео диафрагмируемого объектива телескопа;

К " порог контрастной чувствительности глаза.

В примере конкретного выполнения оптико-электронного преобразователя

5 контраста (фиг.2) модулятор 12 света выполнен в виде дискового об .юратора с вырезами. Вырез А служит

5 9002 для формирования световых сигналов синхронизации двухканального коммутатора 17. Поворотные зеркала 13 и 14 предназначенные для направления модулированного светового излу- s чения на фотоэлемент 15, преобразую» щий световые сигналы в электрические импульсы. Выход фотоэлемента 15 соединен через усилитель 16 со входом двухканального коммутатора 17. Комму-!О татор 17 служит для разделения по двум каналам сигналов, соответствующих изображению на выходе телефотометра 2 камеры-экрана 1 и окружающего ее фона. Коммутатор 17 состоит из двух стробируемых усилителей 18 и 19, сигнальные входы которых соединены с выходом усилителя 16. Стробирующие входы усилителей подключены к выходам триггера 20. Триггер 20 2о типа RS служит для формирования импульсов логической единицы и нуля, управляющих работой усилителей

18 и 19, а именно: при единичном импульсе усилители открыты, при нулевом— заперты. Выход усилителя 16 соединен с установочным входом S триггера 20 через пороговое устройство 21, вырабатывающее стандартизованный по амплитуде и длительности импульс. По вхо- зв ду R триггер 20 соединен с выходом усилителя 18 через счетчик 22, емкость счета которого M равна числу модулирующих вырезов в диске обтюратора 12.

Выходы усилителей 18 и 19 через амплитудные детекторы 23 и 24 соединены со входами схемы 25 вычитания. Схема предназначена для получения сигнала, пропорционального разности амплитуд сигналов на выходе двухканального коммутатора 17. Схема 26 синхронизации коммутатора служит для формиро" вания импульсов, синхронизирующих разделение по каналам выходных сигналов телескопов 3 и 4. Схема 26 включает источник 27 света и оптическую линзу 28, фокусирующую световое излучение на вырезе А в диске обтюратора 12, Выход схемы 25 вычитания оптико-электронного преобразователя 5 контраста соединен с входом следящей системы

6 тягового электропривода, Следящая система 6 предназначена для регулированиь сла оборотов электродвигателя постоянного тока в зависимости от амплитуды и полярности управляющего входного сигнала.

Следящая система 6 через трансмиссию 7, например, механического типа, 38 Ф. связана с колесами рельсовой ходовой тележки 8. Тележка 8 соединена с платформой 9, на которой установлены двойной телефотометр 2, оптико-электронный преобразователь 5, контраста, следящая система 6 тягового электропривода, а также отражатель измерителя базы фотометрирования и источники электропитания (не показаны). Ходовая тележка 8 установлена на рельсах с возможностью перемещения вдоль базы фотометрирования. Измеритель базы фотометрирования может быть выполнен в виде радио- или светолокационного дальномера, установленного неподвижно. Выход блока 10 измерения фазы фотометрирования соединен с регистратором 11, который может быть выполнен в виде аналогового или цифрового устройства.

Измеритель дальности видимости работает следующим образом.

В исходном состоянии, соответствующем некоторому значению дальности видимости 0 (интервал времени

tp t, см.фиг.3а), освещенности изображений на выходе телескопов 3 и 4 равны. Тогда, при выполнении уравнения D =D 11-К, освещенности изображений Е и Е на выходе соответствующих телескопов равны при фотометрируемых яркостях В> и B„, отличающихся в (1-К) раз.

Е =-Е 4 при Вд=В q (1-К) где К вЂ” йорог контрастной чувствительности глаза.

Ф

Дисковый обтюратор 12 равномерно вращается. При этом на выходе фоточувствительного элемента 15 периодически формируются импульсы, пропорциональные освещенностям Е у и Е, и сигналы синхронизации (фиг.36). После усиления в устройстве 16 эти сигналы селектируются пороговым устройством 21 (фиг.3в) и по входу S устанавливают триггер 20 в состояние

"1" (логическая единица, фиг ° 3г) °

Сигналы с выхода усилителя 16 про" ходят через стробируемый усилитель

18 на входы счетчика 22 и амплитуд- . ного детектора 23. После прохождения

M импульсов на выходе счетчика формируется сигнал установки триггера 20 по входу R в состояние "0" (логический нуль, фиг.3г), При этом сигнал "1" формируется на другом плече триггера, соединенном со стробирующим входом усилителя 19 (фи г . Зе ) .

900238

Усилитель 19 пропускает сигналы на вход амплитудного детектора 24. Амплитуды выходных сигналов детекторов

23 и 24 равны (фиг.3и,к), Амплитуда сигнала на выходе cxew 25 вычита- S ния равна нулю (фиг.3л). При нулевом сигнале на входе следящей системы

6 тягового электропривода число обо« ротов N=0. В данный момент рельсовая ходовая тележка 8 отстоит от каме ° >o ры-экрана 1 на расстоянии D„, равном дальности видимости (фиг.3м), Измеренная с помощью блока 10 измерения базы фотометрирования величина дальности видимости 01 фиксируется регист- > ратором 11.

Если в момент времени t < произошло изменение контраста камеры-экрана 1 относительно окружающего ее фона (фиг.3а), то этому соответствует on- 20 ределенное изменение амплитуд выходных сигналов фоточувствительного элемента 15 (фиг.3б) и амплитудных детекторов 23 и 24 (фиг.3и,к). На выходе схемы 25 вычитания появляется З сигнал, который управляет работой следящей системы 6 тягового электро привода. Усилие, передаваемое от тягового электропривода через трансмиссию 7 к рельсовой ходовой тележке 8, зв приводит ее в движение. Тележка 8 перемещается до момента, когда сигнал рассогласования на выходе следящей системы 6 тягового электропривода становится равным нулю (момент 3$ времени t, фиг.3а). При этом камера-экран 1 воспринимается двойным телефотометром 2 на уровне порога контрастной чувствительности глаза.

Измеренное блоком 10 измерения базы 40 фотометрирования значение дальности видимости, равное 0 (фиг.3м), фиксируется регистр-тором 11. В дальнейшем работа предлагаемого измерителя дальности видимости циклически повторяется, Данный измеритель дальности видимости позволяет повысить точность измерений. Это достигается за счет, того что устройство позволяет измерять непосредственно дальность видимости без последующего пересчета контраста в дальность видимости с применением приближенных уравнений и ряда априорных идеализаций. формула изобретения

Измеритель дальности видимости, содержащий светопоглощающую камеру-экран, двойной телефотометр с диафрагмой в одном из телескопов и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения, точности измерений, он снабжен соединенным с регистратором блоком измерения базы фотометрирования, двухканальным оптико-электронным преобразователем контраста и следящей системой, со входом которой через преобразователь связан телефотометр, а также, установленной с возможностью перемещения вдоль базы фотометрирования, ходовой тележкой с приводом, подсоединенным к выходу следящей системы, при этом телефотометр установлен на этой ходовой тележке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стернзат И.С. Иетеорологические приборы и наблюдения. Л., Гидрометеоиздат. 1968, с.339-349.

2. То же, с.316-320 (прототип).