Тема 6_4-Регистратор дальности видимости РДВ-3

6.4. Регистратор дальности
видимости РДВ-3
Инструментальные методы измерения МДВ делятся на
следующие группы.
1. Приборы для измерения МДВ в проходящем свете трансмиссометры.
Источник
света
Приемник
света
Рис. 6.4.1. Схема действия трансмиссометра
Чем меньше МДВ, тем меньше яркость сигнала.
Трансмиссометры: приборы РДВ-3, ФИ-1, ФИ-2, ФИ-3.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
2. Приборы для измерения МДВ в отраженном и рассеянном
свете.
Источник
света
Приемник
света
Рис. 6.4.1.
Чем меньше МДВ, тем больше яркость сигнала.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
2. Приборы для измерения МДВ в рассеянном свете под углом.
3
Передатчик
Приемник
Рис. 6.4.3. Оптическая схема прибора, измеряющего МДВ в
отраженном свете под углом.
Такие приборы дают возможность измерить МДВ «в точке».
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Регистратор дальности видимости РДВ-3 относится к
группе трансмиссометров.
РДВ-3 включает в себя:
1. Фотометрический блок.
2. Отражатель, установленный на расстоянии 100 м.
3. Дистанционный стрелочный указатель.
4. Блок питания.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Рис. 6.4.4. Фотометрический блок РДВ-3
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
Свет от лампы
накаливания (Л) идет
через объектив О1 на
полупрозрачную
пластинку ПЛ.
П
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
ПЛ
100 м.
Рис. 6.4.5 Оптическая схема РДВ-3.
Л
Пластинка ПЛ
разделяет его на два
луча – зондирующий
и опорный.
Зондирующий луч с
помощью О2
сводится в фокус в
плоскости дискамодулятора ДМ.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Опорный пучок
Диск-модулятор
выполняет две
функции.
1. По очереди
пропускает
зондирующий и
опорный пучки.
Частота чередования
пучков – 148 Гц
Зондирующий пучок
Рис. 6.4.6. Диск-модулятор
2. Прерывает
(модулирует) пучки
мелкими зубцами.
Частота модуляции
пучков – 1780 Гц.
Модуляция нужна, чтобы отличить полезный сигнал (свет от
лампы) от паразитного (дневной свет).
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
П
Далее зондирующий
луч идет через О3 и
становится
слаборасходящимся.
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
Л
ПЛ
100 м.
Луч выходит в атмосферу, проходит 100 метров до
отражателя и обратно. Яркость отраженного луча зависит от
МДВ.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Отражатель состоит из 9 триппль-призм.
Рис. 6.4.7. Триппль-призма.
Такая трехгранная призма всегда отражает луч на 1800
независимо от направления его прихода.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
Отраженный луч
фокусируется
вогнутым зеркалом ВЗ
на катод
фотоумножителя ФЭУ.
П
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
ПЛ
Л
Перед этим луч
проходит через
корректирующий
фильтр КФ и матовое
(молочное) стекло МС.
100 м.
Корректирующий фильтр пропускает только видимый свет.
Он приводит спектральный состав света к спектральной
чувствительности глаза.
Матовое стекло рассеивает свет по всей поверхности
фотокатода.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
Опорный пучок от
полупрозрачной
пластинки проходит
через установочные
клинья УК.
П
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
ПЛ
Л
УК дают возможность
изменять яркость
пучка при настройке
прибора.
100 м.
Рис. 6.4.8. Оптический клин.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
Затем опорный пучок
поворачивается на 900
с помощью призмы П и
проходит через
измерительную
диафрагму Д.
П
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
Л
ПЛ
100 м.
Измерительная диафрагма ослабляет опорный луч в той
же степени, в какой зондирующий луч ослаблен мутной
атмосферой. При изменении МДВ диафрагма
автоматически изменяет свой размер. (А как это???)
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
ЗС
ФЭУ
МС КФ
O5
дм
O4
Д
Следовательно, размер
измерительной
диафрагмы
однозначно связан с
МДВ.
П
M
ОТР
УК
ВЗ
O3
O2
O1
ПЛ
100 м.
Л
Далее опорный луч
проходит в плоскости
диска-модулятора,
после чего через КФ и
МС поступает на ФЭУ.
Следовательно, на ФЭУ поступают световые импульсы с
частотой 1780 Гц. Импульсы опорного и зондирующего
пучка чередуются – 6 импульсов опорного, далее 6 –
зондирующего и т.д. (Рис. 6.4.9 –а)
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
опорные
a)
Предположим, что
зондирующие и
опорные импульсы не
равны по амплитуде.
Зондирующие
b)
c)
Докажем, что в
результате действия
автоматики их
амплитуды
выровняются.
d)
e)
Рис. 6.4.9. Эпюры напряжения для РДВ-3.
Для этого рассмотрим
блок-схему прибора.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Ш
a)
b)
ФЭУ
c)
Дет.
ИД
Ред.
УСР
РД
d)
Ф
e)
ГОН
УОН
Рис. 6.4.10. Блок-схема РДВ-3.
ФЭУ преобразует световые импульсы в электрические. Далее
они усиливаются усилителем. Он настроен на частоту 1780 Гц.
Сигнал на выходе – синусоидальный (Рис. 6.4.9-b)
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
a)
b)
c)
d)
e)
Поскольку усилитель
настроен только на эту
частоту, постоянный
сигнал (от дневного
света) через усилитель
не проходит.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Ш
a)
b)
ФЭУ
c)
Дет.
ИД
Ред.
УСР
РД
d)
Ф
e)
ГОН
УОН
Далее сигнал поступает на детектор, который оставляет
только положительные (верхние) полупериоды сигнала и
выделяет его огибающую (рис. 6.4.9 –с). После этого фильтр
Ф пропускает первую гармонику сигнала и преобразует
сигнал (c) в синусоидальный – (рис. 6.4.9 – d).
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
a)
b)
c)
d)
Легко видеть, что этот
синусоидальный сигнал
существует только тогда,
когда опорный и
зондирующий пучки не
равны. Если они равны,
то синусоида
превращается в прямую
линию.
Поэтому этот сигнал называют
сигналом разбаланса.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Ш
a)
b)
ФЭУ
c)
Дет.
ИД
Ред.
УСР
РД
d)
Ф
e)
ГОН
УОН
Сигнал разбаланса усиливается усилителем сигнала
разбаланса УСР. Усиленный сигнал разбаланса поступает
на одну из обмоток реверсивного двигателя РД.
На вторую обмотку РД поступает опорное напряжение,
которое создается генератором опорного напряжения ГОН
и усиливается усилителем опорного напряжения УОН
(Рис 6.4.9-d)
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
a)
b)
c)
d)
e)
Опорное напряжение
сдвинуто относительно
сигнала разбаланса на π/2.
Реверсивный двигатель
начинает вращаться.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Ш
a)
b)
ФЭУ
c)
Дет.
ИД
Ред.
УСР
РД
d)
Ф
e)
ГОН
УОН
Через редуктор (Ред) двигатель двигает измерительную
диафрагму ИД. Диафрагма изменяет свой размер и
изменяет опорный пучок. Если опорный пучок больше
зондирующего, до диафрагма уменьшает его.
В тот момент, когда опорный пучок станет равен
зондирующему, сигнал разбаланса становится равным
нулю и РД прекращает вращаться.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Ш
a)
b)
ФЭУ
c)
Дет.
ИД
Ред.
УСР
РД
d)
Ф
e)
ГОН
УОН
Вместе с диафрагмой РД вращает шкалу Ш. На шкале
нанесены значения МДВ в метрах.
Вместе со шкалой двигается ползунок потенциометра (на
схеме не показан). Напряжение, снимаемое с потенциометра,
зависит от МДВ и подается по кабелю в дистанционный
измерительный блок.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
опорные
a)
b)
c)
d)
e)
Если же зондирующий поток
больше опорного, то сигнал
разбаланса изменяет свою
фазу на 1800. Сдвиг фаз СР –
ОП становится равным –π/2.
Двигатель вращается в
другую сторону и
увеличивает опорный пучок
света.
6.4. Регистратор дальности видимости РДВ-3
Таким образом, РДВ-3 – это еще один пример следящей
системы с отрицательной обратной связью.
Пределы измерения с помощью РДВ-3 –
от 200 до 6000 метров.