ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИЙ БЛОК СВЕТОЛОКАЦИОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ОБЛАКОВ

Полезная модель относитоя к приборостроению, а именно к технике измерения оптических характеристик атмосферы с целью определения высоты обнаружения взлетно-посадочной полосы (ВШ) в интересах метеорологического обеспечения полетов авиации. В настоящее время в практике метеорологического обеспечения полетов авиации высота обнаружения ВШ оценивается по результатам измерений высоты нижней границы облаков (ВНГО).
В настоящее время широкое распространение в отечественной и зарубежной практике получили светолокационные измерители высоты облаков, использующие в качестве излучателя твердотельный лазер С13.Такие приборы имеет большую дальность обнаружения облачных слоев благодаря высокой мошдости излучения. В них используются приемопередаюш йе блоки, состоящие из источника, приемника и оптической системы, которая формирует диаграммы направленности источника и приемника.
К недостаткам известных приборов можно отнести влияние на достоверность результатов измерения необходимость высокоточной настройки оптических осей источника и приемника, сложность технической реализации, а также использование небезопасной для глаз оператора плотности излучения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является приемопередающей блок светолокационного измерителя высоты нижней границы облаков, содержапщй расположенные на одной оптической оси по ходу оптического луча лазерный источник с
оптической системой, формирующей диаграмму направленности в виде параллельного пучка света, и приемник света 2.
В приемопередающй блок дополнительно введена оптическая система приемника, формирующая диаграмму направленности в виде оптического конуса, причем поле зрения оптической системы приемника составляет угол, обеспечивающий полный охват излучаемого светового потока на расстоянии, равном максимальной дальности обнаружения нижней границы облаков.
На выходе приёмопередающего блока под углом к оптической оси установлено защитное стекло.
Недостатком описанного устройства является невозможность его работы во время снежных осадков, обледенения и покрытия защитного стекла изморозью, т.к. при этом уменьщается мощность излучения зондирующего оптического импульса, а следовательно, уменьщается дальность обнаружения нижней границы облаков и даже нарушается функционирование работы прибора в целом.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является сохранение дальности обнаружения нижней границы облаков и обеспечение нормальной работы прибора путем очистки зашдтного стекла от снега, изморози и обледенения.
Поставленная задача решается с помош ью предлагаемого приёмопередающего блока светолокадионного измерителя высо, нижней границы облаков, который, как и прототип, содержит расположенные на одной оптической оси по ходу оптического луча лазерный источник с оптической системой, формирующей диаграмму направленности в виде параллельного пучка света, приемник света, оптическую систему приемника, формируюшую диаграмму направленности в виде оптического конуса, причем поле зрения оптической системы приемника соетавляет угол, обеспечивающий полный охват излучаемого светового потока на расстоянии, равном максимальной дальности обнаружения нижней границы облаков, и защитное стекло, установленное на выходе приемопередающего блока под углом к оптической оси.
В отличии от прототипа в предлагаемый приёмопередающий блок дополнительно введены последовательно соединенные между собой фотоприемник с интерференционным фильтром, усилитель, пороговое устройство, блок включения кондиционера и кондиционер, причем фотоприёмник с интерференционным фильтром установлены внутри приёмопередающего блока вне зоны излучаемого лазерного потока и оптически связан с наружной поверхностью защитного стекла, а кондиционер закреплен на верхней части защитного стекла вне зоны лазерного излучения.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что при отсутствии снега от стекла нет ди(М)узного рассеянного отражения и отраженный поток лазерного излучения на дополнительном приёмнике отсутствует, другой длины волны на приёмник не попадает в связи с имеющим дополнительный интерференционный фильтр, пропускающий только излучение лазера. Направленные параллельные пучки от стекла на фотоприёмник не попадают.
При попадании снега на стекло, образование изморози, обледенения коэффициент пропускания лазерного излучения уменьщается и нарушается нормальная работа измерителя нижней границы облаков (ИНГО), при этом появляется диффузное отражение от элементов, снега, льда или изморози и это отражение принимается фотоприёмником, превращается в электрический сигнал, который усиливается усилителем, попадает на пороговое устройство, которое срабатывает при уровне осадков в виде снега, при котором мощность зондирующе / 09S.e
- 4
го излучения, проходящего через защитное стекло падает и нарушается нормальная работа прибора и при этом выходной сигнал, сформированный пороговым устройством, поступает на блок включения кондиодонера, который включает кондиционер, и он горячим воздухом сдувает снег и не позволяет ему падать на защитное стекло, или снимает изморозь и обледенение, чем обеспечиваются нормальные условия работы измерителя высоты нижней границы облаков (ВНГО).
После окончания осадков или снятия обледенения с защитного стекла диффузное отражение от него пропадает. С фотоприёмника электрический сигнал тоже пропадает и кондиционер выключается.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в сохранении дальности обнаружения нижней границы облаков и обеспечении нормальной работы прибора путем очистки защитного стекла от снега, изморози и обледенения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1представлена принципиальная схема предлагаемого приёмопередающего блока.
Как видно из чертежа, устройство состоит из расположенных на одной оси источника лазерного излучения 1, приёмника света 2 и двух оптических систем 3 и 4, формирующих диаграммы направленности источника 1 и приёмника света 2.
Оптическая система источника 3 состоит из телескопической системы Галилея, состоящей из отрицательной линзы 5 и положительной 6, и системы Мерсенна, содержащей находящееся последовательно на одной оптической оси и оптически связанные вогнутые сферическое зеркало 7 больщого диаметра, с центральным отверстием 8, обращенного выпуклостью к источнику лазерного излучения 1, и зеркала 9.
Оптическая система 4 приёмника света 2 представляет собой объектив Коссегрена, содержащий расположенные последовательно на одной оптической оси вогнутое сферическое зеркало 10 с центральным отверстием и зеркало 11, которое формируют диаграмму направленности приёмника света .
В устройстве используется зшщтное стекло 12, установленное на выходе приемопередающего блока под углом к оптической оси.
В качестве источника лазерного излучения может быть применен твердотельный неодимовый лазер, в качестве приемника - фотодиод.
В приёмопередающий блок дополнительно введены последовательно соединенные между собой фотоприёмник 13 с интерференционным фильтром 14, усилитель 15, пороговое устройство 16, блок включения кондиционера 17 и кондиционер 18.
Фотоприёмник 13 с интерференционным фильтром 14 установлен внутри приёмопередающего блока вне зоны излучаемого лазерного потока и оптически связан с наружной поверхностью защитного стекла 12. Кондиционер 18 закреплен на верхней части защитного стекла 12 вне зоны лазерного излучения.
Приёмопередающий блок светолокационного измерителя высоты нижней границы облаков работает следующим образом.
Свет от лазерного источника 1, пройдя через центральное отверстие 8 зеркала б и оптические элементы 5 и б, попадает на малое сферическое зеркало 9 и, отражаясь от него, попадает на зеркало 7. После отражения от зеркала 7 широкий оптический поток проходит через защитное стекло 12, если на нем нет снега, изморози или обледенения без диффузионного отражения и направляется его на облачность.
12 попадает на зеркало 10 объектива приёмной оистемы 3, через зеркало 10 объектива приёмной системы 3 и далее через зеркало 11 и центральное отверстие зеркала 10 на приемник света 2.
В случае попадания снега на защитное стекло или образования изморози, или обледенения поперечное сечение излучаемого лазерного потока плохо пропускается защитным стеклом 12 и, взаимодействуя со снегом, образует диф|)узное отражение, которое начинает приниматься фотоприёмником 13 через интерференционный фильтр 14 и преобразует его в электрический сигнал, который усиливается усилителем 15 и попадает на пороговое устройство 16, срабатывающее при уровне осадков в виде снега, изморози или обледенения, при котором уменьшается мощность зондирующего выходного импульса настолько, что недопустимо падает дальность обнаружения нижней границы облаков, и выходной сигнал с порогового устройства 16 поступает на блок включения кондиционера 17, включающий кондиционер 18, который горячим воздухом сдувает падающий снег на защитное стекло 12 или снимает изморозь или обледенение и восстанавливает допустимый коэффициент пропускания защитного стекла 12, после чего электрический сигнал попадает на вход усилителя 15 и пороговое устройство 16, с выхода которого электрический сигнал поступает на блок включения кондиционера 1 и включает кондиционер 18.
Благодаря широкому полю зрения фотоприёмника 13 он охватывает диффузное отражение всего защитного стекла 12, а имеюшдйся узкополосный интерфенционный фильтр 14 позволяет принимать диффузное отражение только лазерного излучения.
Таким образом, обеспечивается сохранение дальности обнаружения высоты нижней границы облаков и нормальная работа прибора в любых метеорологических условиях.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.СССР, Авторское свидетельство N 563658, МПК; G 01 W 1/00, 1977 г.
2.Российская Федерация, полезная модель, свидетельство N 7210, МПК; G 01S 1/66, 1998 Г. - ПрОТОТИП.