Фотоэлектрический прибор для определения границ облаков в полете

 

Класс 42i, 20р / с/

М 125936

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б. И. Брустин, М. И. Марков, Г, М. Забродский и В. В. Клемин

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГРАНИЦ ОБЛАКОВ В ПОЛЕТЕ

Заявлено 24 апреля 1969 r. за ¹ 626397/26 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 3 за 1960 r.

Среди известных облакомеров нет прибора, позволяющего определить объемные границы, форму облачности и высоту верхней границы ее без применения искусственного источника света.

Предлагаемый облакомер, содержащий фотообъектив с углом охвата 50 — 70, в фокусной плоскости которого установлен блок фотоэлементов, подключенный через усилитель к осциллоскопическому индикатору или радиоприемнику, не имеет отмеченных недостатков. Прибор основай на использовании естественной резкой разницы между коэффициентом

-яркости облаков и коэффициентом яркости земного аэроландшафта. Он не нуждается в искусственном источнике света, который применяется во всех известных облакомерах. В приборе используется блок фотоэлементов и коммутатор, с помощью которого повышается точность определения характера облачности над районом полета. Коммутатор, предназначенный для последовательного снятия электрических сигналов с фотоэлементов, позволяет менять частоту коммутации в зависимости от параметров датчика и режима полета, а фотообъектив имеет угол охвата

50 — 70 для увеличения световой информации об облачности. Кроме того, прибор позволяет компенсировать неравенство чувствительности составных элементов блока фотоэлементов путем настройки схемы перед каждым полетом и свести искажения в информации об облачности до совершенно несущественных величин, практически выдает электронную фотографию облачности на весьма большой площади, причем эта площадь увеличивается вместе с увеличением высоты полета над облачностью, позволяет судить о границах облачности по интервалу времени между однотипными отметками на ленте индикатора, а также имеет конструктивные преимущества по форме, габариту, весу и др. по сравнению с известными.

Принципиальная схема прибора представлена на фиг. 1. № 125930

Прибор состоит из следующих элементов: фотографического объектива 1, фотоэлемента 2, установленного в фокальной плоскости объектива, усилителя 8, источника питания 4. Электрические сигналы усилителя можно подавать на осциллограф 5 для непосредственной записи или на радиопередающее устройство б для передачи на землю.

В полете изображение местности в фокальной плоскости прибора перемещается со скоростью V= V, °

f где: V, — скорость полета самолета;

/ — фокусное расстояние объектива;

Н вЂ” высота полета.

В каждый зафиксированный момент времени в цепи фотоэлемента протекает фототок пропорциональной интегральной яркости предметов местности и облаков, проектирующихся на фотоэлемент. В процессе полета фототок воспроизводит во времени действительную яркостную характеристику пролетаемого аэроландшафта. Осциллограмма фототока будет иметь вид, подобный изображенному на фиг. 2.

Такой вид осциллограммы фототока определяется следующими факторами: коэффициент яркости земного аэроландшафта в среднем (для лета) равен 0,14 и лишь отдельные объекты имеют коэффициент яркости выше 0,2; коэффициент яркости для облаков колеблется в пределах 0,6—

0,9, т. е. значительно (в 4 и более раза) превосходит отражательную способность земного аэроландшафта.

Колебания коэффициента яркости облаков определяются состоянием облачности. Например, грозовая облачность имеет коэффициент яркости около 0,5. Таким образом, достаточно в поле зрения объектива попасть небольшой облачности, как заметно возрастет фототок. При полете над сплошной облачностью амплитуда фототока, в основном, определяется коэффициентом яркости облаков, т. е. состоянием облачности, Анализ осциллограммы позволяет с достаточной точностью определить состояние облачности на маршруте полета.

Вариантом схемы, предоставленной на фиг. 1, является схема, изображенная на фиг. 3. Здесь в фокальной плоскости объектива 7 размещается не один, а несколько фотоэлементов 8, расположенных на линии, перпендикулярной направлению полета самолета.

Изображение местности, проектирующееся на фокальную плоскость объектива, воспроизводится в виде фототоков многих фотоэлементов, причем каждый фотоэлемент прощупывает определенную полосу местности. В данном случае значительно сужается угол зрения каждого фотоэлемента и последние значительно точнее регистрируют появление даже мелких облаков. — Как видно из фиг. 3 в данном варианте прибора применен дополнительный элемент-коммутатор 9 (механический или электронный), назначение которого †последовательн подключение фотоэлементов к усилителю 10, питающемуся от источника тока 11 и подающему сигналы на осциллограф 12 или на радиопередатчик И.

- Осциллограмма здесь будет иметь вид подобный изображенному на фиг. 4. Каждый фотоэлемент выдает фототок, амплитуда которого пропорциональна интегральной яркости объектов местности и облаков в момент коммутации. Частота коммутатора выбирается из условия получения полной яркостной картины местности. Как видно из фиг, 4, с увеличением количества фотоэлементов при использовании всего угла зрения объектива значительно повышается точность измерения облачности.

Минимальные размеры фотоэлементов (для одного и того же объектива) можно подобрать, исходя из условия определения на осциллограмме заранее заданных размеров облаков. Ширина полосы местности на № 125930 маршруте полета летательного аппарата, просматриваемая фотоэлеки а трическими,приборами, определяется по формуле L= К где: Н вЂ” высота полета; а — сторона фотоэлемента, расположенная перпендикулярно направлению полета;

n — количество фотоэлементов.

<Риг /

Womomo<

Паршругп

none ma

Фиг Z

Фиг 3 шрут полегпо фиг. 4

Предмет изобретения

Фотоэлектрический прибор для определения границ облаков в полете, содержащий фотоэлементы, объектив, коммутатор, усилитель, радиопередатчик и радиоприемник, отлич ающийся тем, что, с целью определения объемных границ облаков без применения искусственных источников света, в нем блок фотоэлементов размещен в фокальной плоскости фотообъектива перпендикулярно направлению полета, а для увеличения световой информации об облачности применен фотообъектив с углом охвата 50 — 70 .