Измеритель видимости

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения. Измеритель видимости содержит апертурную диафрагму (АД), ахроматический и фотометрический клинья, первый отрицательный компонент, объектив и окуляр зрительной трубы, между которыми размещены электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и второй отрицательный компонент. Работа прибора заключается в следующем: в исходном положении клинья перекрывают АД, и на экране ЭОПа создается видимое изображение объекта и фона, смещенное относительно оптической оси прибора на величину, пропорциональную преломляющему углу ахроматического клина и увеличению оптической системы. В процессе измерений клинья перемещают относительно АД, при этом энергетические потоки от объекта и фона разделяются на два потока и на экране ЭОПа образуют два изображения, основное и дополнительное, одной и той же картины. Клинья перемещают до тех пор, пока видимый контраст основного изображения объекта не достигнет порогового значения. Этот момент и является отсчетным для измерения величины восприятия объекта. Технический результат: изобретение позволяет расширить спектральный диапазон измерения параметров видимости объектов при одновременном повышении точности и разрешающей способности измерителя в инфракрасной области спектра. 1 ил.

Изобретение относится к оптическим приборам.

В технике известны измерители видимости, например, в книге Гаврилов В.А. "Видимость в атмосфере", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1966 г., с. 89-93, указан измеритель видимости с вуалирующей яркостью, основанный на методе фотометрического гашения, состоящий из последовательно расположенных коллиматора и зрительной трубы, между которыми установлен ахроматический клин.

К недостаткам этого прибора следует отнести узость спектрального диапазона измерения параметров видимости объектов, т.е. невозможность работы вечером, ночью; большую величину погрешности измерения степени видимости объектов.

Наиболее близким техническим решением является конструкция измерителя видимости, указанная в а.с. 798503 от 11.04.79 г., G 01 J 1/34 и содержащая коллиматор, квадратную апертурную диафрагму, ахроматический и фотометрический клинья и зрительную трубу. Работа измерителя видимости заключается в следующем. Световой поток от объекта и фона, на котором он рассматривается, пройдя через коллиматор, апертурную диафрагму разделяется в плоскости ахроматического клина на два потока и в фокальной плоскости окуляра образует два изображения одной и той же картины. Одно из них, основное, образуется световым потоком, прошедшим через два клина и объектив зрительной трубы, другое изображение, дополнительное, - световым потоком, прошедшим через часть апертурной диафрагмы, не перекрытую клином, и объектив. Оба эти изображения в поле зрения зрительной трубы смещены относительно друг друга на величину, пропорциональную преломляющему углу ахроматического клина и увеличению зрительной трубы. По мере выведения клиньев за пределы апертурной диафрагмы яркость основного отклоненного изображения уменьшается, а яркость наложенного на него другого неотклоненного изображения увеличивается. При каком-то положении клиньев происходит гашение наблюдаемого отклоненного изображения объекта, это положение является отсчетным для определения степени видимости объекта.

Недостатком такого прибора является: узость спектрального диапазона, невозможность измерения параметров видимости объектов, а именно, видимых и пороговых контрастов объектов, их дальности видимости в ближней ИК области спектра.

Техническим результатом от изобретения является расширение спектрального диапазона измерения параметров видимости объектов при одновременном повышении точности и разрешающей способности измерителя в ИК-области спектра.

Этот результат достигается тем, что в измеритель видимости, состоящий из последовательно расположенных апертурной диафрагмы, ахроматического, фотометрического клиньев и зрительной трубы, введены электронно-оптический преобразователь (ЭОП), размещенный между объективом и окуляром зрительной трубы, с двумя отрицательными оптическими компонентами, один из которых размещен за последним клином перед объективом зрительной трубы, а второй - между электронно-оптическим преобразователем и ее окуляром.

Измеритель видимости содержит апертурную диафрагму 1, ахроматический 2 и фотометрический 3 клинья, отрицательный двояковогнутый компонент 4, зрительную трубу, состоящую из объектива 5 и окуляра 6, между которыми размещены электронно-оптический преобразователь 7 и второй отрицательный вогнуто-выпуклый компонент 8 (см. чертеж).

Измеритель видимости работает следующим образом. В исходном положении ахроматический 2 и фотометрический 3 клинья перекрывают апертурную диафрагму 1 и на экране ЭОПа 7 создается видимое изображение объекта и фона, смещенное относительно оптической оси прибора на величину, пропорциональную преломляющему углу ахроматического клина 2 и увеличению оптической системы (1-ый отрицательный компонент 4 - объектив 5 - ЭОП 7 - 2-ой отрицательный компонент 8 - окуляр 6), и расположенное в фокальной плоскости второго отрицательного компонента 8 и окуляра 6 зрительной трубы. В процессе измерения 2 и 3 клинья перемещают относительно апертурной диафрагмы 1, при этом энергетические потоки от объекта и фона в плоскости ахроматического клина разделяются на два потока и на экране ЭОПа 7 образуют два изображения одной и той же картины. Одно из них, основное, образовано энергетическим потоком, прошедшим через 2 и 3 клинья, первый оптический компонент 4, объектив 5 зрительной трубы, ЭОП 7, второе, дополнительное, - через свободную, не перекрытую клиньями 2, 3 часть апертурной диафрагмы 1, первый отрицательный компонент 4, объектив 5 зрительной трубы и ЭОП 7. По мере смещения 2 и 3 клиньев яркость основного изображения будет уменьшаться, а дополнительного - увеличиваться. При этом видимый контраст основного изображения объекта на экране ЭОПа 7 уменьшается. В процессе измерения 2 и 3 клинья перемещают до тех пор, пока видимый контраст основного изображения объекта не достигнет порогового значения ε. Этот момент является отсчетным для измерения величины восприятия объекта V в ближней ИК-области спектра. Последняя определяется из выражения где - относительная действующая площадь клиньев, S_кл - площадь апертурной диафрагмы, перекрытая 2 и 3 клиньями, S - площадь апертурной диафрагмы, τ_кл - интегральный коэффициент пропускания 3 клина в области чувствительности фотокатода ЭОПа.

Использование изобретения "Измеритель видимости" по сравнению с прототипом позволяет расширить спектральный диапазон измерения параметров видимости объектов (видимых и пороговых контрастов объектов), повысить точность измерения и разрешающую способность прибора в ИК области благодаря тому, что в прибор введены электронно-оптический преобразователь, размещенный между объективом и окуляром зрительной трубы, с двумя отрицательными оптическими компонентами, один из которых размещен за последним клином перед объективом зрительной трубы, т.е. перед ЭОПом, т.к. невидимое глазом излучение от объекта и фона в спектральном диапазоне 0,7-0,9 мкм преобразуется в видимое с одновременным повышением разрешающей способности в этом спектральном диапазоне ~ в 1,5 раза, чем облегчает определение момента достижения порогового значения контраста основного изображения объекта на экране ЭОПа, улучшается качество изображения, т.к. позволяет исправить кривизну изображения, разместить выходной зрачок прибора в центре вращения глаза для исключения потери части светового потока при его повороте и тем самым использовать весь световой поток от изображения объекта и фона на экране ЭОПа. Прибор "Измеритель видимости" промышленно применим, несложен в изготовлении и в эксплуатации.

Формула изобретения

Измеритель видимости, состоящий из последовательно расположенных апертурной диафрагмы, ахроматического и фотометрического клиньев и зрительной трубы, отличающийся тем, что в него введены электронно-оптический преобразователь, размещенный между объективом и окуляром зрительной трубы, с двумя отрицательными оптическими компонентами, один из которых размещен за последним клином перед объективом зрительной трубы, а второй - между электронно-оптическим преобразователем и ее окуляром.

РИСУНКИ

Рисунок 1