Измеритель высоты нижней границы облаков

Ю. Ф. Иванов, Я. М. Кравченко, В. Е. Лысцев, С. Д. Плинте "- -"Я Ф5®,Ь g 1 . л PgH . ., т. "Ъм

° Ф (72) Авторы изобретения . (7!} Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЫСОТЫ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ ОБЛАКОВ

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано для измерения высоты нижней границы облаков, в частности, в аэропортах прн метеообеспечении посадки воздушных судов. .Известен измеритель высоты нижней границы облаков, содержащий разнесенные прожектор и фотоприемник с оптическими осямн s. одной вертикальной плоскости, сннхронныи электродвигатель, схему запрета н преобразующее устройство, содержащее последовательно соединенные старт-стопный формирователь счетных импульсов, делители частоты, коммутаторы интервалов н частот, и имеющий выход и трн входа, два .из -которых присоединены к прожектору и фотоприемнику, а третий — к линии питания синхронного элект родвигателя (1) .

Наиболее близким к изобретению по техн».- ческой сущности является измеритель высоты èèè -эо ней границы облаков, содержащий разнесенные прожектор и фотоприемник с оптическими осями в одной вертикалъюй плоскости, Noследовательно соединенные генератор стабиль2 ной частоты и синхронный электродвигатель, выход которого подключен к прожектору,.и: преобразующий блок, состоящий яз посФдовательно соединенных блока обработки измерительной информации, к двум входам К01орого подключены прожектор я фотоприемник, старт-стонного. формирователя счетных иекль сов, другой вход которого соединен с генератором .стабильной частоты, дищтеля частоты, коммутатора интервалов, коммутатора частот, второй вход которого соединен.с вто-. рым выходом делителя частоты, блока формирования выходных сигналов, два других входа которого соединены с пфвым и вторым выходами блока обработки измерительной информации, а также блока коррекции, состоящего из последовательно соединенных селектора паузы, блока памяти,. блока совпадения и управляемого делителя частоты, выход которого подключен к второму входу блока совпадения, à дда входа соединены с выходом коммутатора частот и вторым выходом коммутатора интервалов, при этом вход селектора паузы соединен с треть. им выходом блока обработки измерительной информации, второй выход которого подключен к второму входу блока памяти, выход блока совпадения подключен к четвертому входу блока формирования выходных сигналов, а третий выход коммутатора интервалов соединен с третьим входом старт-стопного формирователя счетных импульсов (2).

Однако в сложных метеоусловиях, когда имеются отслоения от нижней части облака, интенсивные осадки и другие виды подоблачных замутнений, возможно .наличие ряда обду блока совпадения, а два входа соединены с выходом коммутатора частот и вторым выходом коммутатора интервалов, при этом вход селектора паузы соединен с третьим выходом блока обработки измерительной информации, второй выход которого подклю3 995049 4 чен к второму входу блока памяти, выход блока совпадения подключен к четвертому входу блока формирования выходных сигналов, а третий выход коммутатора интервалов соединен с третьим входом старт-стопного формирователя счетных импульсов, в преобразующий блок введен счетный узел, состоящий иэ двух коммутаторов входных импульсов, первые входы которых соединены с третьим

16 выходом коммутатора интервалов, вторые с выходом коммутатора частот, третьи — с вторым выходом старт-стопного формироваластей по высоте, где отраженные сигналы пре- теля счетных импульсов и четвертые — с вывышают пороговое значение, что приводит ходом блока памяти, сумматора разрядов к неоднозначному истолкованию результатов 15 H счетчика разрывов, первые входы которых

I измерения (в зависимости от потребителя соединены с третьим выходом коммутатора информации о высоте нижней границы об-- интервалов, вторые — с первым выходом лаков), неточнощ или недостоверному отсче- блока обработки измерительной информации, ту значения Ннго. Это затрудняет исполь- третьи — с выходами соответственно первозование подобных измерителей в проблеме 20 ro и второго коммутаторов входных импульметеообеспечения авиации как основного по- сов, и коммутатора выходных импульсов, требителя информации о высоте облаков первый вход которого соединен с выходом особенно в сложных метеоусловиях. сумматора разрывов, второй — с выходом

Цель изобретения — повышение точности счетчика разрывов, третий — c вторым выизмерения высоты путем коррекции сигнала 25 ходом старт-стопного формирователя счете учетом нестабильности элементов, образу- ных импульсов, при этом пятые входы перющих границу облаков, нижней границы вого и второго коммутаторов входных имоблаков. пульсов соединены с выходами соответственДля достижения цели измеритель высоты но сумматора разрывов и счетчика разрывов, нижней границы облаков, содержащий разне- а выход коммутатора выходных импульсов— сенные прожектор и фотоприемник с апти- с пятым входом блока формирования выческими осями в одной вертикальной плос- ходных сигналов, кости, последовательно соединенные генера- На чертеже приведена структурная схема тор стабильной частоты и синхронный злект- предлагаемого измерителя. родвигатель, выход которого подключен к Измеритель содержит прожектор 1, фото35 прожектору, и преобразующий блок, состоя- приемник 2, генератор 3 стабильной частоты, щий из последовательно соединенных блока синхронный электродвигатель 4, преобразуюобработки измерительной информации, к щий блок 5, состоящий из блока 6 обработдвум входам которого подключены прожек- ки измерительной информации, старт-стопнотор и фотоприеминик, старт- стопного фор40 го формирователя 7 счетных импульсов, делимирователя счетных импульсов,другой вход теля 8 частоты, коммутатора 9 интервалов, которого соединен с генератором стабильной коммутатора 10 частот, блока 11 формировачастоты,делителячастоты,коммутатораинтерва- ния выходных сигналов, блока 12 корреклов, комматутора частот, второй вход которого ции, включающего в себя селектор 13 паузы,, соединен свторымвыходомделителячастоты, блок 14 памяти, блок 15 совпадения, и блока формирования выходных сигналов, два дру- управляемыи делитель 16 частоты и счетного

45 тих входа которого соединены с первым и узла 17, включающего в себя коммутаторы вторым выходами блока обработки иэмери- 18 н 19 входных импульсов, сумматор 20 тельной информации, а также блока коррек- пазрывов, счетчик 21 разрывов и коммутатор ции, состоящего из последовательно, соединен- 22 выходных импульсов. ных селектора паузы, блока памяти, блока >О Измеритель высоты нижней границы обласовпадения и управляемого делителя частоты, ков работает следующим образом. выход которого подключен к второму вхо- Измерительный цикл начинается в момент времени, когда оптическая ось сканирующего устройства (прожектор 1 с модулированным источником излучешФ) совпадает с горизонталью и от него по линии связи посылается сигнал "Пуск *, который поступает в преобразующий блок 5 на вход блока 6

995049

Е = — Х

4 готы, коммутатор 9 интервалов и коммутатор 10 частот преобразуется в переменную частоту f, которая растет с увеличением угла поворота сканирующего устройства от до 1о((f (fe). Изменение этой часто- 5 ты происходит дискретно, причем меняется как частота следования импульсов от одного временного интервала к другому, так и длительность самих интервалов. С выхода коммутатора 10 частот счетные импульсы в Ыо число-импульсном коде поступают на вход блока 11 формирования выходных сигналов.

В момент сформирования действительного .сигнала "Стоп" прекращается прохождение счетных импульсов с выхода коммутатора 10 15 частот. С этого момента счетные импульсы начинают проходить на вход блока 11 формирования выходных сигналов с выхода блока 12 коррекции. При этом действительный сигнал "Стоп" воздействует на блок 14 20 памяти, выходной сигнал которого управляет блоком 15 совпадения так, что с приходом действительного сигнала "Стол" счетные импульсы проходят на блок 11 формирования выходных сигналов с выхода блока 15 25 совпадения через управляемый делитель 16 частоты, который преобразует частоту следования счетных импульсов на входу (f) н выходе (f ) блока 12 корекцин в соотношении где и — коэффициент коррекции.

В общем случае коэффициент изменяется с высотой. Для этого от коммутатора 9 интервалов на управляемый делитель 16 частоты поступают управляющие импульсы. Сигналы "Стоп", сформированные на выходе блока 6 обработки измерительной информации, попадают. на селектор 13 паузы и переводят его в состояние возбуждения длительностью

Ф „ . В устойчивое состояние селектор

13 паузы возвращается, если очередной сто- повий сигнал появляется на его входе спустя время Ъ „Прн этом необходимо, чтобы,= Г3, поскольку процесс преобразования, выполняемый преобразующим

I блоком 5, сдвинут относительно начала измерительного цикла на время 73 . Этот сдвиг осуществляется блоком 6 обработки, 56 измерительной информации. При завершении прохождения первой группы стоповых сигналов сеаектор 13 паузы возвращается в ис; ходное состояние, на его выходе формируется импульс, который переводит блок 14 памяти в исходное положение. Импульс, 55 формируемый в этот момент на выходе блока. 14 памяти, воздействует на блок 15 совпадения,в результате чего прекращается прохождение счетных импульсов с выхода блока 12 коррекции на блок 11 формирования выходных сигналов, Соответственно, к числу счетных импульсов N>> прошедших на выход преобразующего блока 5 до появления действительного сигнала "Стоп", добавляется некоторое число счетных импульсов — И, прошедшее на выход этого блока через блок 12 коррекции. за время от момента появления действительного сигнала "Стоп" до исчезновения стоповых сигналов .Й + — Й

П и

С этого момента вступает в работу (счетный) узел 17. Управляющий импульс с выхода блока 14 памяти разрешает прохождение счетных импульсов с частотой f с коммутатора 10 частот через коммутаторы 18 и 19 входных импульсов на сумматор 20 и счетчик 21 разрывов, которые идут до появления следующей группы стоповых сигналов, Первый действительный сигнал "Стоп" из этой группы сигналов, формирующийся на выходе блока 6 обработки измерительной информации, воздействует на блок 14 памя-, ти, управляющий импульс с выхода которого разрешает црохождение счетных импульсов с частот — Е с блока 15 совпадения

Il на вход блока 11 формирования выходных сигналов и запрещает прохождение счетных импульсов на сумматор 20 и счетчик 21 разрывов через коммутаторы 18 и 19 входных импульсов. Одновременно управляющии импульс с блока 14 памяти осуществляет сброс информации о величине разрыва между предыдущей и последующей гру памн стоповых сигналов в счетчике 21 разрывов. В сумматоре 20 разрывов эта информация сохраняется.

В момент прохождения последнего сигнала из расматриваемой группы стоповых сигналов на выходе селектора 13 паузы формируется управляющий импульс, который возвращает блок 14 памяти в исходное состояние. При этом управляющий импульс с выхода блока 14 памяти вновь разрешает прохождение счетных импульсов с частотой с коммутатора 10 частот через коммутаторы 18 и 19 входных импульсов на сумматор 20 и счетчик 21 .разрывов. Работа преобразующего блока 5 с приходом следующих групп стоповых сигналов протекает аналогично. Бсли после прохождения очередной группы стоповых сигналов на вход преобразующего блока 5 стоповые сигналы больше не приходят, счетные импульсы следуют на вход сумматора 20 и счетчика 21 разрывов до конца измерительного цикла.

В момент окончания измерительного цикла на выходе коммутатора 9 интервалов фор10

995049

9 мируется импульс "Конец цикла измерения", который запрещает прохождение счетных импульсов с частотой f через коммутаторы 18 и 19 входных. импульсов на сумматор 20 и счетчик 21 разрывов, производит преобра- 3 зование прямого кода в сумматоре 20 и счетчике 21 разрывов в инверсный и разрешает прохождение серии счетных импульсов с частотой fe c aropего .(некоммутируемого): выхода старт-стопного формирователя 7 счет- lO ных -aamyaacoi через коммутаторы 18 и 19 входных .сигналов. иа: сумматор 20 и счетcirc 21 разрывов. Импульс; образующийся на выходе счетчика 21 разрывов в момент его заполнения, заирещает прохождение счетных М импульсов с частотой fe на выход коммутатора 19 входных импульсов и разрешает прохождение счетных импульсов с частотой

fe через коммутатор 22 выходных импуль" сов на вход блока 11 формирования выход- 2Ф ных. сигналов. Счетные импульсы проходят на выход коммутатора 22 выходных импульсов до заполнения сумматора 20 разры. вов. В момент заполнения сумматора 20 разрывов на его выходе формируется импульс, запрещающий прохождение счетных импульсов на выход коммутатора 18 вход- ных импульсов и на выход коммутатора 22, выходных импульсов.

Таким образом, до конца цикла измере- ЗО ния на вход. блока 11 мирования .выходных сигналов проходит и счетных импуль1 сов с частотой f до появлении действительного сигнала "Стоп" и серии счетных импульсов — L 14 °, где, т — число серий, 1 1 ,,4 с частотой — У, каждая из которых соотrl ветствует определенной i-той группе стоповых сигналов. По команде "Конец цикла щ измерения"на вход блока 11 формирования выходных. сигналов проходит серия сМетных импульсов, соответствующая величине суммарного разрыва между групн стоповых сигналов за весь цикл измерения, всего

fA

f1

Й;,. Общее число прошедпшх счетных

1=2 импульсов и эа цикл измерения составит где К вЂ” шаг квантования по высоте, cooT-ветствующий одному счетному импульсу.

Случай с m = 1 соответствует наличию выраженного облачного слоя, à m = 0— отсутствию облаков с Ншо (H11peg (Нпред— максимальная высота, регистрируемая облакомером) .

Предлагаемый измеритель высоты нижней границы облаков позволяет повысить точность измерения авиационной высоты нижней границы облаков (высоты контакте Нк), что повышает. безопасность полетов и снижает коммерческие расхвды,на перелеты воздушных судов благодаря уменьшекщв количества неразрешенных. посадок по метеоусловиям., Формула изобретения

Измеритель высоты нижней границы облаков, содержащий разнесенные прожектор и фотоприемник с оптическими осями в одной вертикальной плоскости, последовательно соединенные генератор стабильной частоты и синхронный электродвигатель,, выход которого подключен к прожектору, и преобразующий блок, состоящий из последовательно соединенных блока обработки измерительной информащии, к двум входам которого подключены прожектор и фотоцриемиик, старт-стоного, формирователя импульсов, другой вход которого соединен с генератором стабильной. част1эты, делителя частоты, коммутатора интерва» лов, коммутатора частот, второй вход которо- го соединен .с вторым выходом делителя. частоты, блока формирования выходных сигналов, два других входа которого соединены с лервым и вторым выходами блока.обработки измерительной информации, а также блока коррекции, состоящего из последовательно соединенных селектора паузы, блока памяти, блоха совпадения и управляемого. делителя частоты, выход которого подключен. к второму входу блока совпадения, а два входа соединены е выходом коммутатора частот s c вторым выходом коммутатора интервалов, при этом вход селектора паузы соедпнен с третьим выходом блока обработки измерительной информации, второй выход которого подключен к второму вхо. ду. блока памяти, выход:блока совпадения: подключен к четвертому входу блока формирования выходных сигналов, а третин выход коммутатора интервалов соединен с третьим входом старт-стопного формирователя счетных импульсов, о т л и ч а ющ и и с -я тем, что, с целью повьппения точности измерения путем коррекции сигнала с учетом. нестабильности элементов, о0разующих границу облаков, в преобразующий блок введен счетный узел, состоящий нз

Составитель В. Агапова

Техред С. е1игунова. Корректор М. Шароши

Редактор Н, Джуган

Заказ б37/32 тщ 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 двух коммутаторов входных импульсов, первые входы которых соединены с третьим выходом коммутатора интервалов, вторые— с выходом коммутатора частот, третьи. с вторым выходом старт-стопного формиро- вателя счетных импульсов и четвертые — с выходом блока памяти, сумматора разрывов и счетчика разрывов, первые входы которых соединены с третьим выходом коммутатора интервалов, вторые — с первым выходом блока обработки измерительной информации, третьи — c выходами соответственно первого н второго коммутаторов входных импульсов, и коммутатора выходных импульсов, первый вход которого соединен с выходом сумматора разрывов, второй — c выходом

5049 12 счетчика разрывов, третий — с вторым выходом старт-стопного формирователя счетных импульсов, при этом пятые входы первого и второго коммутаторов входных импульсов ч соединены с выходами соответственно сумматора разрывов и счетчика разрывов, а выход коммутатора выходных импульсов — с пятым входом блока формирования выходных сигналов.

Источники информации, принятые во, внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 443252, кл. G 01 W 1/ОО, 15.09.74.

И 2. Авторское свидетельство СССР У 598390, кл. 6 Ol С 3/06, 15.07.79(протоппф.