Приемопередающий блок измерителя нижней границы облаков
Полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к приборам для измерения оптических характеристик атмосферы, может быть использована для измерения расстояния от земли до облаков и находит применение в аэропортах, метеорологических станциях для метеорологического обеспечения полетов.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции прибора, уменьшение габаритов и увеличение дальности обнаружения. Поставленная задача решается благодаря тому, что в приемо-передающем блоке измерителя нижней границы облаков, включающем оптически связанные источник лазерного излучения и формирующую оптическую систему, и приемник излучения, в отличие от прототипа формирующая оптическая система содержит оптически связанные первый и второй объективы, между которыми расположено под углом 45° к оптической оси плоское зеркало с центральным отверстием, причем приемник излучения оптически связан со вторым объективом посредством плоского зеркала, при этом первый объектив содержит две одиночные положительные линзы, первая из которых выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - двояковыпуклая, а второй объектив содержит три одиночные линзы, первая из которых положительная выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая, обращенная выпуклой поверхностью к источнику излучения, третья - положительная двояковыпуклая.
Полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к приборам для измерения оптических характеристик атмосферы, может быть использована для измерения расстояния от земли до облаков и находит применение в аэропортах, метеорологических станциях для метеорологического обеспечения полетов.
Известны измерители, в которых источник и приемник излучения расположены на расстоянии друг от друга, то есть имеют некоторую базу. Например, регистратор прозрачности атмосферы [1], содержащий источник света и приемник световых сигналов, оптическую систему для формирования разнесенных с параллельными оптическими осями диаграмм направленности излучателя и приемника.
Недостатком данного аналога является необходимость высокоточной настройки пересечения оптических осей источника и приемника, что влияет на достоверность результатов измерений, сложность решения поставленной задачи, так как разнесенные оси не позволяют в малых габаритах устройства осуществить большой диаметр пучка.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является приемо-передающий блок светолокационного измерителя нижней границы облаков [2], включающий расположенные на одной оптической оси по ходу луча лазерный источник с оптической системой и приемник лазерного излучения с оптической системой.
Формирование диаграммы направленности излучения осуществляется оптической системой источника, состоящей из телескопической системы Галилея, содержащей отрицательную и положительную линзы, и системы Марсенна, состоящей из вогнутого сферического зеркала с центральным отверстием и зеркала.
Оптическая система приемника представляет собой объектив Коссегрена, содержащий вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием и зеркало, который формирует диаграмму направленности приемника.
Недостатком описанного прототипа является сложность конструкции и большие габариты прибора, а так же недостаточная дальность обнаружения нижней границы облаков.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции прибора, уменьшение габаритов и увеличение дальности обнаружения.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в приемопередающем блоке измерителя нижней границы облаков, включающем оптически связанные источник лазерного излучения и формирующую оптическую систему, и приемник излучения, в отличие от прототипа формирующая оптическая система содержит оптически связанные первый и второй объективы, между которыми расположено под углом 45° к оптической оси плоское зеркало с центральным отверстием, причем приемник излучения оптически связан со вторым объективом посредством плоского зеркала, при этом первый объектив содержит две одиночные положительные линзы, первая из которых выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - двояковыпуклая, имеющие оптические силы 
1е(об.1) и 2е(об.1) удовлетворяющие следующим условиям:
0,115
1е(об.1)0,125
0,112е(об.1)0,12,
а второй объектив содержит три одиночные линзы, первая из которых положительная выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая, обращенная выпуклой поверхностью к источнику излучения, третья - положительная двояковыпуклая имеющие оптические силы 1е(об.2), 2е(об.2), 3е(об.2) удовлетворяющие следующим условиям:
0,00251е(об.2)0,0028
-0,00122е(об.2)-0,0009
0,00193е(об.2)0,0022.
Такой выбор конструкции первого и второго объективов, а также подбор оптических сил их компонентов, позволяет получить малые сферические аберрации в системе, т.е. уменьшить расходимость направленного излучения, что приводит к увеличению мощности зондирующего излучения, и как следствие, к увеличению дальности обнаружения нижней границы облаков, а также упростить прибор, уменьшить его габариты.
На чертеже представлена оптическая схема приемо-передающего блока измерителя нижней границы облаков.
Приемо-передающий блок измерителя нижней границы облаков содержит оптически связанные источник 1 лазерного излучения, формирующую оптическую систему, которая состоит из первого объектива 2 и второго объектива 3, между которыми под углом 45° к оптической оси расположено плоское зеркало 4 с центральным отверстием и приемник излучения 5. При этом первый объектив 2 содержит две одиночные положительные линзы, первая из которых выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения имеет оптическую силу 1е(об.1)=0,1212, вторая - двояковыпуклая, имеет оптическую силу 2е(об.1)=0,1144. Второй объектив 3 содержит три одиночные линзы, первая из которых положительная выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, имеет оптическую силу 1е(об.2)=0,0027, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая, обращенная выпуклой поверхностью к источнику излучения, имеет оптическую силу 2е(об.2)=-0,001, третья - положительная двояковыпуклая, имеет оптическую силу 3е(об.2)=0.0021. В устройстве используется защитное стекло 6.
Первый объектив 2 формирует промежуточное изображение источника излучения 1, а второй объектив 3 формирует диаграмму направленности лазерного излучения и диаграмму направленности приемника излучения 5,
В качестве источника 1 лазерного излучения может быть использован светодиод SPL PL90_3, в качестве приемника излучения - С309025.
Приемо-передающий блок измерителя нижней границы облаков работает следующим образом.
Первый объектив 2 формирует в плоскости, совпадающей с фокальной плоскостью второго объектива 3, промежуточное изображение источника 1 лазерного излучения. Далее излучение лазерного источника 1, пройдя через центральное отверстие плоского зеркала 4, формируется вторым объективом 3 в направленное излучение заданной расходимости и, пройдя через защитное стекло 6, направляется на облачность.
Отраженное от облака излучение пройдя через защитное стекло 6, второй объектив 3, отражаясь от плоского зеркала 4, собирается на приемнике излучения 5, расположенном в фокальной плоскости второго объектива 3.
Данная полезная модель позволила упростить конструкцию прибора, уменьшить его габариты и увеличить дальность обнаружения нижней границы облаков.
Источники информации.
1. Авторское свидетельство СССР 
372460, приоритет 21.06.1971, опубликовано 01.03.1973, бюллетень 1 1973, весь документ.
2. RU 7210 U1 (Открытое акционерное общество "ЛОМО") 16.07.1998, весь документ.
Приемопередающий блок измерителя нижней границы облаков, включающий оптически связанные источник лазерного излучения и формирующую оптическую систему, и приемник излучения, отличающийся тем, что формирующая оптическая система содержит первый и второй объективы, между которыми расположено под углом 45° к оптической оси плоское зеркало с центральным отверстием, причем приемник излучения оптически связан со вторым объективом посредством плоского зеркала, при этом первый объектив содержит две одиночные положительные линзы, первая из которых выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - двояковыпуклая, имеющие оптические силы 1e(об.1) и 2е(об.1) удовлетворяющие следующим условиям:
0,1151е(об.1)0,125,
0,112е(об.1)0,12,
а второй объектив содержит три одиночные линзы, первая из которых положительная выпукло-вогнутая, обращенная вогнутой поверхностью к источнику излучения, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая, обращенная выпуклой поверхностью к источнику излучения, третья - положительная двояковыпуклая,имеющие оптическиесилы 1е(об.2),2е(об.2),3е(об.2), удовлетворяющие следующим условиям:
0,00251e(об.2)0,0028,
-0,00122е(об.2)-0,0009,
0,00193е(об.2)0,0022.
