Устройство для поверки средств измерений метеорологической оптической дальности видимости

Цель создания полезной модели - повышение точности поверки средств измерений метеорологической оптической дальности с одновременным снижением временных затрат на поверку и расширением номенклатуры поверяемых средств измерений.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для передачи единицы величины метеорологической оптической дальности рабочим средствам измерений, для поверки, калибровки и испытаний средств измерений метеорологической оптической дальности, принцип действия которых основан на зависимости метеорологической оптической дальности от рассеяния воздушной среды.
На современном уровне развития науки и техники в данной области измерений известны следующие технические решения.
Известно устройство для измерения характеристик излучения оптических излучающих приборов (патент на полезную модель РФ №115470, МПК G01J 1/04, опубл. 27.04.2012, Бюл. №12), основной задачей которого является уменьшение времени измерения характеристик излучения оптических излучающих приборов, находящихся в климатических камерах.
Устройство включает в себя измерительный прибор с приемником излучения, револьверную головку для смены оптических излучающих приборов, имеющую индексирующий механизм для ее фиксирования в положении, при котором приемник излучения оптически связан с оптическим излучающим прибором
Недостатком устройства является отсутствие способности имитировать рассеивающую среду для датчиков оптической видимости.
Также известно устройство для измерения коэффициента светопропускания (патент на полезную модель РФ №179263, МПК G01J 1/04, опубл. 07.05.2018, Бюл. №13). Устройство может использоваться для контроля светопропускания оптических деталей и содержит коллиматор с лампой накаливания, диафрагмой и корригирующим светофильтром, фотометрический шар, регистрирующий прибор для измерения фототока и подъемно-поворотный столик для размещения в специальной раме контролируемой детали. Устройство позволяет измерять светопропускание оптических деталей, однако при этом не обеспечивает возможность определения величины метеорологической оптической дальности, равно как и поверку, калибровку и испытания средств измерений метеорологической оптической дальности.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство для поверки отражательных фотометров (авт. свид. СССР №1460624, МПК G01J 1/14, опубл. 1989.02.23), которое предназначено для повышения точности поверки. Устройство содержит источник излучения, приемник излучения, фотометрический шар, измеряемый объект, сдвоенный световод, световод с открытыми концами, световод с отражающей с одного конца поверхностью. Для имитации различных коэффициентов отражения в отдельных световодах меняется число волокон, при этом общее количество волокон в отдельном световоде остается одинаковым.
Недостатком данного устройства является ограниченная номенклатура поверяемых средств измерений метеорологической оптической дальности, например, устройство не применимо для поверки нефелометров.
Технический результат, достигаемый при применении заявленной полезной модели - повышение точности поверки средств измерений метеорологической оптической дальности с одновременным снижением временных затрат на поверку и расширением номенклатуры поверяемых средств измерений.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что полезная модель содержит оптически и механически последовательно соединенные входной адаптер, входной коллиматор, первый входной коннектор, входное оптоволоконо, второй входной коннектор, первое параболическое зеркало, два съемных оптических держателя с оптическими нейтральными поглощающими фильтрами, второе параболическое зеркало, первый выходной коннектор, выходное оптоволокно, второй выходной коннектор, выходной коллиматор, выходной адаптер, при этом параболические зеркала с оптическими держателями размещены в светонепроницаемой камере, причем параболические зеркала расположены соосно на заданном расстоянии друг от друга, жестко закреплены в светонепроницаемой камере и установлены под углом 45 градусов к оптической оси оптоволокон, а оптические держатели размещены между параболическими зеркалами на скользкой посадке, кроме того, крепление коннекторов с оптоволокнами осуществлено с помощью пайки, крепление коннекторов со светонепроницаемой камерой и с адаптерами осуществлено клеевым способом, а крепление коннекторов с коллиматорами выполнено резьбовым способом.
Принцип действия заявленной полезной модели заключается в том, что между источником и приемником оптического излучения поверяемого средства измерений метеорологической оптической дальности размещается светопоглощающая среда, коэффициент поглощения которой заранее известен с заданной точностью. Тем самым имитируется поглощение в реальной среде, например, в атмосфере, при этом конструкция устройства позволяет исключить попадание в оптическую схему поверяемого прибора паразитного светового потока и обеспечивает возможность высокоточной поверки средства измерений метеорологической оптической дальности. При этом, наличие двух съемных оптических нейтральных поглощающих фильтров обеспечивает возможность создания гибкой шкалы эквивалента метеорологической оптической дальности.
Заявленная полезная модель представляет собой единое в функциональном и конструкторском отношении устройство, схема которого представлена на фиг. 1.
Устройство для поверки средств измерений метеорологической оптической дальности видимости состоит из входного адаптера 1, входного коллиматора 2, первого входного коннектора 3, входного оптоволокна 4, второго входного коннектора 5, светонепроницаемой камеры 6, первого параболического зеркала 7, второго параболического зеркала 11, двух съемных оптических держателей 8,10 с оптическими нейтральными поглощающими фильтрами 9,12, первого выходного коннектора 13, выходного оптоволокна 14, второго выходного коннектора 15, выходного коллиматора 16, выходного адаптера 17.
На фиг. 2 схематично показано размещение оптического нейтрального поглощающего фильтра 9 в съемном оптическом держателе 8, которое идентично размещению фильтра 12 в держателе 10.
При этом входной адаптер 1 соединен клеевым способом с входным коллиматором 2, к которому резьбовым способом подсоединен первый входной коннектор 3 с припаянным к нему входным оптоволокном 4. К другому торцу входного оптоволокна 4 припаян второй входной коннектор 5, который в свою очередь, соединен клеевым способом со светонепроницаемой камерой 6. Внутри светонепроницаемой камеры 6 механически вмонтированы расположенные соосно и на заданном расстоянии параболические зеркала 7, 11. В ней же на оптических держателях 8 и 10 скользящей посадкой размещены оптические нейтральные поглощающие фильтры 9, 12. К светонепроницаемой камере 6 со стороны второго параболического зеркала 11 клеевым способом присоединен первый выходной коннектор 13, к которому припаяно выходное оптоволокно 14, к другому торцу которого припаян второй выходной коннектор 15. Второй выходной коннектор 15 резьбовым способом подсоединен к выходному коллиматору 16, который, в свою очередь, клеевым способом присоединен к выходному адаптеру 17.
Функционирование полезной модели представлено на примере поверки датчика оптической видимости ДОВ-02 (Регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений - 76900-19).
Сначала поверяемый датчик оптической видимости ДОВ-02 подготавливается к работе в соответствии с его эксплуатационной документацией, подключается к компьютеру, на экране которого в окне терминальной программы отображаются измеренные датчиком оптической видимости ДОВ-02 значения метеорологической оптической дальности.
Затем к поверяемому датчику ДОВ-02 при помощи адаптеров 1,17 подсоединяется заявленное устройство. Причем, входной адаптер 1 подсоединяется к излучателю поверяемого датчика, а выходной адаптер 17 - к приемнику поверяемого датчика.
В процессе работы излучение от поверяемого датчика оптической видимости ДОВ-02 попадает во входной адаптер 1, внутри которого размещен входной коллиматор 2. Входной коллиматор 2 фокусирует световой поток на входное оптоволокно 4. Проходя через оптоволокно 4, световой поток попадает на первое параболическое зеркало 7, отражается от него и проходит через оптические нейтральные поглощающие фильтры 9,12, где ослабляется в заданное количество раз, и далее попадает на второе параболические зеркало 11, где также отражается и подается далее на выходное оптоволокно 14. Пройдя через выходное оптоволокно 14, световой поток попадает в выходной коллиматор 16 и далее - в приемник датчика оптической видимости ДОВ-02, где улавливается, обрабатывается и преобразуется в измеренные значения метеорологической оптической дальности.
В процессе поверки в съемные оптические держатели 8,10 поочередно устанавливаются оптические нейтральные поглощающие фильтры 9,12 заданного номинала, поглощение которых соответствует той или иной заданной метеорологической оптической дальности. На каждом заданном значении суммарного поглощения фильтров 9,12 происходит сравнение значений метеорологической оптической дальности, измеренных датчиком оптической видимости ДОВ-02, с ранее заданными номинальными значениями. Например, при установке оптически нейтральных поглощающих фильтров 9,12 с суммарным поглощением, соответствующим метеорологической оптической дальности 10 метров, это номинальное значение сравнивается со значением, измеренным датчиком ДОВ-02. При этом, если относительная погрешность измерений метеорологической оптической дальности не заданной превышает величины, например ±10%, делается вывод о соответствии датчика ДОВ-02 установленным требованиям.
Предложенное устройство существенно повышает точность поверки средств измерений метеорологической оптической дальности, одновременно снижает временные затраты на поверку и позволяет поверять более широкую номенклатуру средств измерений.