Лазерный измеритель параметров дождевых капель, работающий в проходящем свете
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ождя и снега. Положение второго приемника выбрано под острым углом относительно направления пучка света (35), с целью регистрации сигнала прямого рассеяния света от сцинтилляций в луче света. Этот сигнал предназначен для дальнейшей обработки и получения характеристики видимости в окружающем воздухе. Интенсивность излучения, зарегистрированная вторым (внелучевым) приемником нормализуется значением интенсивности, обнаруженной первым приемником (внутрилучевым), чтобы получить прямой коэффициент рассеяния, независящий от интенсивности источника света.
Следовательно, такая система независима от флуктуаций мощности источника излучения и от пыли на оптической системе.
Таким образом, измерение производится по двум независимым каналам. Предварительные усилители первого и второго канала, предназначены для усиления сигналов с фотодиодных датчиков, и приведения их к диапазону, требуемому для схемы преобразования сигнала. После преобразования сигналов, они поступают на сигнальный процессор, для разделения сигналов от первого приемника, имеющего частотные характеристики дождя и снега и от второго приемника передающую мощностную характеристику видимости.
Также при обработке сигнал делиться на две частотные полосы спектра сцинтилляций. А именно, высокочастотный фильтр использован, чтобы выделить сигналы от 1 - 4 КГц, а низкочастотный фильтр использован, чтобы выделить сигналы 25 - 250 Гц.
Сигнал с выхода ВЧ полосового фильтра пропорционален интенсивности дождя, и сигнал с выхода НЧ полосового фильтра пропорционален интенсивности снега. Отношение сигнала с высокого полосового фильтра к сигналу низкого полосового фильтра используется, чтобы отличить дождь от снега.
Вывод
Измерители параметров осадков - это устройства, которые на основе различных, активных и пассивных методов измерения, должны оперативно, качественно и в автоматическом режиме выдавать полную информацию о типе, структуре и интенсивности осадков в пределах определенной зоны наблюдения. Данные устройства должны быть функционально гибкими, иметь возможность модернизации и опционально поддерживать возможность измерения дополнительных метеорологических параметров (температура, влажность, давление). При разработке устройств данного типа следует особо уделить внимание портативности, эргономичности, а также их надежности при работе в полевых условиях.
Приборы контактного типа - это устройства, измеряющие размеры дождевых капель на основе физического взаимодействия с чувствительным элементом. Две базовые модификации чувствительного элемента - струнный и электромагнитный, отличаются простотой конструкции и неприхотливостью в эксплуатации, при сравнительно низкой стоимости. Однако, данный класс приборов является наиболее ограниченным по своим функциональным возможностям. Струнным измерителям характерна невысокая точность результатов измерения, обусловленная конструктивными факторами. В случае электромагнитного чувствительного элемента высоко влияние акустических шумов и осцилляций механической части при регистрации крупных капель. Контактные методы не предусматривают измерения параметров снега и града что делает их применение очень ограниченным.
Радиолокационные измерители представляют собой всепогодные доплеровские РЛС вертикального направления сканирования с узкой диаграммой направленности, с длиной волны ? = 0,5 - 6 см. Измерение параметров осадков осуществляется посредством анализа доплеровских спектров накопленного сигнала. Режим сбора и обработки данных позволяет получать интегральные оценки по интенсивности и микроструктуре осадков с неплохой точностью при монотонных и стабильных осадках. Появление неоднородности осадков и увеличении влияния внешних факторов, таких как ветровые потоки, турбулентность приводят к существенному увеличению ошибки измерения. Диапазон определяемых размеров частиц ограничивается длинной волны установки, от выбора которой зависит эффективность регистрации капель. Доплеровские РЛС изготавливаются для определенной длины волны, как правило, стоимость таких установок очень высока, в связи с чем они не получают широкого распространения.
Оптические измерители микроструктуры осадков являются самыми распространенными и доступными, начиная от дорогостоящих систем 2D - Video, заканчивая недорогими оптическими дисдрометрами. Наибольшую часть среди них занимают устройства, работающие по принципу затенения, то есть регистрируют тень от капли, попавшей в луч света. Преимуществом оптических методов дистанционного определения микроструктуры осадков является автоматизация измерительного процесса и использование персонального компьютера (ПК) в качестве устройства обработки информации достигается высокая скорость получения конечных результатов, а также существенно уменьшаются габаритные размеры установки.
1. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Описание принципа действия прибора
В данном дипломе описывается метод измерения параметров частиц снега и града на установке описанной ниже.
Рисунок 1.1 Принцип действия лазерного измерителя параметров дождевых капель.
1- полупроводниковый лазер
-коллиматор
-акусто-оптический модулятор (АОМ)
-телескопическая система
-исследуемый образец (песчинки)
-поглощающий экран
-объектив
-фотоприемный модуль
-генератор частот