Прибор для измерения метеорологической дальности видимости

Прибор предназначен для дистанционного измерения коэффициента пропускания слоя атмосферы с автоматическим преобразованием измеренного значения в метеорологическую дальность видимости (МДВ). Задачей настоящей полезной модели является повышение точности измерения МДВ при одновременном уменьшении габаритов объектива приемника излучения и упрощении конструкции прибора. Прибор содержит излучатель 1 и оптически сопряженный с ним приемник излучения 2. Излучатель 1 содержит последовательно расположенные на одной оптической оси источник видимого излучения 3, светоделительное устройство 4, объектив 5 и защитное стекло 6, а также фотоприемник 7, оптически связанный через светоделительное устройство 4 с источником видимого излучения 3. Приемник излучения 2 содержит последовательно расположенные на одной оптической оси фотоприемник 8, объектив 9 и защитное стекло 10. Объектив 5 излучателя и объектив 9 приемника излучения выполнены в виде положительных склеенных линз, состоящих из отрицательной выпукло-вогнутой линзы из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим условиям 1.76n_e1.77; 27V_e28 и двояковыпуклой положительной линзы из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим условиям 1.56n_e1.57; 55V_e56. Оптическая сила каждого объектива удовлетворяет соотношению 0,0040,0045.

Полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к приборам для измерения метеорологической дальности видимости (далее - МДВ), использующимся в аэропортах и на метеорологических станциях.

Прибор предназначен для дистанционного измерения коэффициента пропускания слоя атмосферы с автоматическим преобразованием измеренного значения в МДВ.

Известен прибор для измерения МДВ [1], содержащий излучатель и оптически сопряженные с ним приемник ближней и приемник дальней базы. Излучатель включает в себя источник излучения, оптически сопряженные с ним первый объектив, светоделительное устройство и первое защитное стекло, первый фотоприемник, оптически сопряженный со светоделительным устройством. Приемник ближней базы включает в себя второй фотоприемник, оптически сопряженные с ним второй объектив и второе защитное стекло. Приемник дальней базы включает в себя третий фотоприемник и оптически сопряженный с ним третий объектив и третье защитное стекло.

Недостатком данного прибора является невысокая точность измерения МДВ и высокая стоимость прибора.

Известен прибор для измерения МДВ [2], содержащий излучатель и оптически сопряженные с ним приемник дальней базы или приемник ближней базы. Излучатель включает в себя источник излучения в спектральном диапазоне от 400 до 750 нм, оптически сопряженный со светоделительным устройством, первым объективом, выполненным в виде положительной двояковыпуклой одиночной линзы, работающим с относительным отверстием 1:2.3 и имеющим продольные габариты 247,2 мм, и первым защитным стеклом, первый фотоприемник, оптически сопряженный с источником видимого излучения через светоделительное устройство.

Приемник дальней или ближней базы включает в себя второй фотоприемник, оптически сопряженный с ним второй объектив, выполненный из трех одиночных линз, работающий с относительным отверстием 1:5 и имеющий продольные габариты 347 мм, и второе защитное стекло.

К недостаткам данного прибора относится:

- недостаточно высокая точность измерения коэффициента пропускания слоя атмосферы и, следовательно, недостаточно точное измерение МДВ из-за больших моно и хроматических аберраций;

- сложная конструкция и большие продольные габариты объектива приемника излучения.

Задачей настоящей полезной модели является повышение точности измерения метеорологической дальности видимости при одновременном уменьшении габаритов объектива приемника излучения и упрощении конструкции прибора.

Поставленная задача достигается тем, что в приборе для измерения метеорологической дальности видимости, включающем излучатель, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси источник видимого излучения, светоделительное устройство, первый объектив и первое защитное стекло, первый фотоприемник, оптически связанный через светоделительное устройство с источником видимого излучения, и оптически связанный с излучателем приемник излучения, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси второй фотоприемник, второй объектив и второе защитное стекло, в отличие от прототипа первый и второй объективы выполнены в виде положительных склеенных линз, состоящих из отрицательной выпукло-вогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы, при этом отрицательная выпукло-вогнутая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим следующим условиям:

1.76n_e1.77

27V_e28,

положительная двояковыпуклая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим следующим условиям:

1.56n_e1.57

55V_e56,

а оптическая сила каждого объектива удовлетворяет соотношению 0,0040,0045.

Выполнение отрицательной выпукло-вогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы из данных оптических материалов позволяет производить коррекцию моно и хроматических аберраций по всему полю изображения, что дает уменьшение расходимости направленного излучения по всему полю на дистанции. Это ведет к увеличению плотности потока излучения и увеличению светового потока, проходящего через объектив и падающего на фотоприемник приемника излучения. Увеличение сигнала от излучателя на приемник излучения уменьшает влияние фоновой засветки, что приводит к увеличению точности измерения коэффициента пропускания слоя атмосферы и, следовательно, к точности измерения МДВ.

Использование положительной склеенной линзы в качестве объектива приемника излучения, имеющего продольные габариты 247 мм (от первой поверхности объектива до фокальной плоскости) и оптическую силу , удовлетворяющую соотношению 0,0040,0045, позволяет уменьшить продольные габариты объектива приемника излучения и упростить конструкцию прибора.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.

Прибор для измерения метеорологической дальности видимости содержит излучатель 1 и оптически связанный с ним приемник излучения 2.

Излучатель 1 содержит последовательно расположенные на одной оптической оси источник видимого излучения 3, светоделительное устройство 4, первый объектив 5 и первое защитное стекло 6, а также первый фотоприемник 7, оптически связанный через светоделительное устройство 4 с источником видимого излучения 3.

Приемник излучения 2 содержит последовательно расположенные на одной оптической оси второй фотоприемник 8, второй объектив 9 и второе защитное стекло 10.

Объектив 5 излучателя и объектив 9 приемника излучения выполнены в виде положительных склеенных линз, состоящих из отрицательной выпукло-вогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы. Отрицательная выпукло-вогнутая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим следующим условиям:

1.76n_e1.77

27V_e28

Положительная двояковыпуклая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющим следующим условиям:

1.56n_e1.57

55V_e56.

Оптическая сила каждого объектива удовлетворяет соотношению 0,0040,0045.

Такой выбор оптических материалов и конструкция объективов позволяет получить значительно меньшие моно и хроматические аберрации.

Работа прибора основана на измерении коэффициента пропускания слоя атмосферы, находящегося между излучателем и приемником излучения, расположенными на заданной дистанции, с последующим автоматическим преобразованием измеренного значения в МДВ.

Источник видимого излучения 3, расположенный в фокальной плоскости объектива 5 излучателя 1 формирует на дистанции направленное излучение, которое, попадая на объектив 9 приемника излучения 2, фокусируется на фотоприемнике 8, расположенном вблизи фокальной плоскости объектива 9. Контроль стабильности работы излучателя 3 осуществляется фотоприемником 7 через светоделительное устройство 4. Путем сравнения сигнала на фотоприемнике 7 и фотоприемнике 8 определяется прозрачность или пропускание атмосферы.

По величине сигнала на фотоприемнике 8 производится определение коэффициента пропускания слоя атмосферы с автоматическим преобразованием его в МДВ. Высокая точность измерения коэффициента пропускания атмосферы обеспечивается за счет увеличения светового потока, попадаемого от излучателя 1 на фотоприемник 8 приемника излучения 2.

Источники информации:

1. Измеритель дальности видимости ИДВ-MITRAS LP11/LR11. Техническое руководство. VAISALA, Финляндия, 1997 г.

2. Прибор для измерения метеорологической дальности видимости "Пеленг СФ-01Э". Руководство по эксплуатации 6435.00.00.000 РЭ. ОАО "Пеленг" г.Минск, 2007 г. - прототип.

Прибор для измерения метеорологической дальности видимости, включающий излучатель, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси источник видимого излучения, светоделительное устройство, первый объектив и первое защитное стекло, первый фотоприемник, оптически связанный через светоделительное устройство с источником видимого излучения, и оптически связанный с излучателем приемник излучения, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси второй фотоприемник, второй объектив и второе защитное стекло, отличающийся тем, что первый и второй объективы выполнены в виде положительных склеенных линз, состоящих из отрицательной выпукло-вогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы, при этом отрицательная выпукло-вогнутая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющими следующим условиям:

1,76n_e1,77

27V_e28,

положительная двояковыпуклая линза выполнена из оптического материала с показателем преломления n_e и дисперсией V_e, удовлетворяющими следующим условиям:

1,56n_e1,57

55V_e56,

а оптическая сила каждого объектива удовлетворяет соотношению 0,0040,0045.