БАЗИСНЫЙ ФОТОМЕТР

Полезная модель относится к технике измерения фотометрических параметров и предназначена для измерения прозрачности атмосферы на аэродроме.
Известны импульсные фотометры, содержащие устройство нормирования амплитуд сигналов, поступающих на фотоприемное устройство после ослабления атмосферой на отрезке измерительной трассы. Операция нормирования обеспечивает независимость результатов измерения прозрачности от дестабилизирующих факторов, таких как нестабильность излучателя, приемника, запыленности оптических элементов и других факторов.
Известны два варианта реализации формирования последовательностей импульсов из опорного и измерительного каналов в таких приборах.
В первом варианте используется один фотоприемник и электромеханический коммутатор оптических сигналов из опорного и измерительного каналов. Такие приборы обладают большой инерцией, что сокращает ресурс излучателя.С13
Во втором варианте используются два фотоприемника, на один из которых поступают опорные сигналы, а на другой - сигналы из измерительного канала. Инерция таких приборов значительно меньше. Однако ресурс излучателя остается также невысоким.2
К основным средствам, предназначенным для измерения прозрачности атмосферы на аэродроме, относятся базисные фотометры (трасмиссометры). Известны два варианта реализации базисных фотометров. В первом варианте на одном конце базисной линии прибора установлен источник света, на другом - приемник света.21 В другом варианте на одном конце базисной линии установлен блок-приемоизлучателя, на другом - отражатель света.СЗ
Прототипом предлагаемого изобретения выбран базисный фотометр по 4, содержащий источник световых импульсов, соединенный с генератором запускающих импульсов и приемник световых импульсов, а также блок обработки электрических сигналов, содержащий устройство нормирования амплитуд сигналов, установленные на одном конце базисной линии, и отражатель света, установленный на другом конце базисной линии. При этом оптический вход приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через измеряемую среду и отражатель света. Электрический выход приемника световых импульсов соединен с первым входом устройства нормирования амплитуд сигналов, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов. Выход устройства нормирования амплитуд сигналов является также выходом блока обработки электрических сигналов и соответственно выходом фотометра, который предназначен для подключения к проводному каналу связи с целью передачи измерительной информации и на устройство отображения или систему автоматизированного сбора и обработки метеоинформации.
Во всех перечисленных вариантах в качестве источника света используются импульсные лампы, которые имеют ограниченный ресурс, определяемый прежде всего качеством изготовления самой лампы. Замена же лампы требует дополнительных затрат на саму лампу, а также на довольно трудоемкий сложный процесс юстировки фотометра (особенно в полевых условиях) после ее замены, так как лампы сами по себе имеют большой технологический разброс параметров. Практически срок службы лампы при необходимой частоте излучения импульсов света составляет в наиболее современных фотометрах около полутора лет. Это является эксплуатационным недостатком аналогов и прототипа.
Задача полезной модели заключается в повышении ресурса излучателя за счет снижения частоты повторения импульсов излучения при измерении за пределами метеорологически нормируемых значений диапазона, заданного потребителем.
Поставленная задача решается в предлагаемом базисном фотометре, содержащем источник световых импульсов, соединенный с генератором запускающих импульсов, и приемник световых импульсов, а также блок обработки электрических сигналов, содержащий устройство нормирования амплитуд сигналов, установленные на одном конце базисной линии, и отражатель света, установленный на другом конце базисной линии. При этом оптический вход приемника световых импульсов связан с источником световых импульсов через измеряемую среду и отражатель света, а электрический выход приемника световых импульсов соединен с первым входом устройства нормирования амплитуд сигналов, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов. Выход устройства нормирования амплитуд сигналов является также выходом блока обработки электрических сигналов и, соответственно, выходом фотометра.
Предлагаемый базисный фотометр отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введены делитель ч зтоты генератора запускающих импульсов, коммутирующий элемент, схема сравнения и источник опорного напряжения. При этом выход генератора запускающих импульсов связан с электрическим входом источника световых импульсов через делитель частоты или коммутирующее устройство, подключенные в цепь параллельно, первый вход схемы сравнения соединен с выходом устройства нормирования амплитуд сигналов, её второй вход подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к управляющему входу коммутирующего устройства.
Сущность полезной модели поясняется фигурой 1, на которой изображена функциональная схема предлагаемого устройства. На фигуре 1 введены cлeдyюшJиe обозначения:
1- источник световых импульсов;
2- приемник световых импульсов;
3- блок обработки электрических сигналов;
4- устройство нормирования амплитуд сигналов;
5- отражатель;
6- измеряемая среда;
7- генератор запускающих импульсов;
8- делитель частоты;
9- коммутирующее устройство;
10- схема сравнения;
11- источник опорного напряжения; вых - выход фотометра
Don - опорное напряжение;
и вых - выходное напряжение фотометра;
L/2 - базисное расстояние фотометра.
Как видно из рисунка предлагаемый базисный фотометр содержит источник световых импульсов 1, и приемник световых импульсов 2, а также блок обработки электрических сигналов 3, содержащий устройство нормирования амплитуд сигналов 4, установленные на одном конце базисной линии, и отражатель света 5, установленный на другом конце базисной линии. При этом оптический вход приемника световых импульсов 2 связан с источником свето o j LI-I
- о
вых импульсов 1 через измеряемую среду б и отражатель света 5. Электрический вьлход приемника световых импульсов  соединен с первым входом устройства нормирования амплитуд сигналов 4, второй вход которого электрически связан с источником световых импульсов 1. Выход устройства нормирования амплитуд сигналов 4 является также выходом блока обработки электрических сигналов 3 и, соответственно, выходом фотометра. Выход генератора запускающих импульсов 7 связан с электрическим входом источника световых импульсов 1 через делитель частоты 8 или коммутирующее устройство 9, подключенные в цепь параллельно. Первый вход схемы сравнения 10 подключен к выходу устройства нормирования амплитуд сигналов 4, её второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения 11, а выход - с управляющим входом коммутирующего устройства 9.
Предлагаемый фотометр работает следующем образом.Источник световых импульсов 1 формирует световой поток в направлении отражателя 5, с частотой, определяемой генератором запускающих импульсов 7, электрические сигналы с которого через коммутирующее устройство 9 поступают на электрический вход источника световых импульсов 1. Одновременно электрические сигналы, пропорциональные интенсивности излучаемых импульсов поступают на вход блока обработки электрических сигналов 3, то есть на второй вход устройства нормирования амплитуд сигналов 4. Отражатель 5 возвращает световые импульсы на приемник 2 и с него поступает электрический сигнал, опять же пропорциональный интенсивности принимаемых импульсов, на второй вход блока обработки электрических сигналов 3, то есть на второй вход устройства нормирования амплитуд сигналов 4. Устройство нормирования амплитуд сигналов 4 таким образом измеряет отношение амплитуд сигналов, ослабленных измеряемой средой на отрезке трассы, равном удвоенной длине базисной линии L/2, к амплитудам первоначально испускаемых сигналов.
Измеренный сигнал поступает на выход блока обработки 3, откуда он попадает на первый вход схемы сравнения 10, на второй вход которой поступает опорное напряжение Uon с источника опорного напряжения 11. Пока выходной сигнал блока обработки 3 меньше опорного напряжения Uon, на выходе схемы сравнения 10 сигнал отсутствует, и коммутирующее устройство 9 пропускает все
- 4 импульсы генератора запускающих импульсов 7 на источник излучения 1, обеспечивая ему оптимальную частоту излучения для определения прозрачности атмосферы.
В случае, когда прозрачность атмосферы достигает значений больших метеорологически нормируема значений измеряемого диапазона, заданных потребителем (обычно оно составляет примерно 90%), выходное напряжение фотометра ивых становится больше опорного Uon и на выходе схемы сравнения 10 появляется сигнал, который закрывает коммутирующее устройство 9, и сигнал с выхода генератора запускающих импульсов 7 поступает на источник световых импульсов 1 через делитель частоты 8, что снижает частоту повторения световых импульсов источника 1 до заданных потребителем величин (обычно частота повторения световых импульсов уменьшается примерно в 4 раза.)
В случае снижения видимости до диапазона метеорологически нормируемых значений коэффициентов пропускания атмосферы ивых становится меньше опорного напряжения Uon, сигнал на выходе схемы сравнения 10 пропадает и коммутирующее устройство 9 пропускает сигнал с генератора запускающих импульсов 7 прямо на источник световых импульсов 1 с оптимальной частотой.
Таким образом увеличивается срок службы базисного фотометра без замены импульсной лампы.
ЛИТЕРАТУРА
1В.Е.Карпуша,Р.А.Круглов, М.С.Стернзат Промьшшенный образец импульсного фотометра ФИ-1,Труды ГГО,1986, вып 493, стр 56-61
2Ковалев В.А.Видимость в атмосфере и ее определение - Ленинград, Гидрометиоиздат, 1988, стр 83
3Патент РФ на изобретение N 207017, МКИ G 01 J 1/44, опубликованный 20 12 96 БИ N 35.
4Приборы и установки для метеорологических измерений/ Под ред Л.П.Афиногенова и др. Ленинград, Гидрометиоиздат, 1981, стр 35-40 (прототип)
2г
V-V