6.4. Visibility distance registrar РДВ-3 Instrumental methods to measure MVR are divided to some groups. 1. Devices to measure MVR in transmitted light beam - transmissometers. Light source Light receiver Fig Transmissometer The less is MVR, the less is the brightness. Russian transmissometers - РДВ-2, ФИ-1, ФИ-2, ФИ-3.

6.4. Visibility distance registrar РДВ-3 2. Devices to measure MVR in reflected and scattered light. Light source Light receiver Fig The less is MVR the more is the brightness.

Receiver Transmitter Fig Devices to measure MVR in light beam scattered with angle. Such devices can measure MVR «in point» Visibility distance registrar РДВ-3

Visibility distance registrar РДВ-3 belongs to transmissometers. РДВ-3 involves: 1. Photometer block. 2. Reflector placed at the distance 100 m. 3. Remote measuring block. 4. Feed block Visibility distance registrar РДВ-3

Fig Photometer block of РДВ Visibility distance registrar РДВ-3

Fig Optical block-diagram of РДВ-3. PM D G ow Ref. 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP The light beam from the lamp (L) goes through the objective О 1 to semitransparent plate STP. Plate STP separates it by two beams – sounding and comparative. Objective О 2 brings it to focus in the plane of disc-modulator DM Visibility distance registrar РДВ-3

Comparative beam Sounding beam Disc-modulator plays two functions. 1. It passes light beams by turn. The frequency of turning – 148 Hz. 2. It interrupts (modulates) these beams with small teeth. The frequency of modulation – 1780 Hz. Modulation is necessary to separate useful light beam (from lamp) and spurious one (daylight). Fig Disc-modulator 6.4. Visibility distance registrar РДВ-3

PM D G OW Ref 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP Then sounding light beam goes through О 3 and is made divergence. Light goes out to atmosphere, passes 100 meters to reflector (Ref) and comes back. The brightness of sounding beam depends on MVR Visibility distance registrar РДВ-3

Reflector involves 9 triple-prisms. Such prism always reflects light beam to Fig Triple-prism Visibility distance registrar РДВ-3

Reflected light beam is focused by concave mirror CM to cathode of photomultiplier PM. But before that light beam passes through light filter F and mat glass MG. The light filter passes only visible light. It corrects the spectrum of light according to spectral sensitivity of human eyes. Mat glass scatters light along the surface of PM photocathode Visibility distance registrar РДВ-3 PM D G OW Ref 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP

Comparative beam goes from STP through optical wedges OW. OW let vary brightness of light to tune the device. Fig Optical wedge Visibility distance registrar РДВ-3 PM D G OW Ref 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP

Then comparative beam is turning to 90 0 with the prism P and passes through measuring diaphragm D. Measuring diaphragm reduces comparative beam to the value of sounding beam. So, when MVR varies, the diaphragm changes size automatically Visibility distance registrar РДВ-3 PM D G OW Ref 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP

So the size of the diaphragm depends on MVR. Then the comparative beam is focused to the plane of DM, and after that goes to PF through F and MG. So, light pulses with 1780 Hz frequency comes to PM. Pulses from comparative and sounding beam goes by turn – 6 pulses of comparative, then 6 of sounding beam and so on. (Fig –а) 6.4. Visibility distance registrar РДВ-3 PM D G OW Ref 100m. L O3O3 CM O2O2 O1O1 P MG F O 5 M DMO4O4 STP

a) b) c) d) Рис Эпюры напряжения для РДВ-3. Предположим, что зондирующие и опорные импульсы не равны по амплитуде. Докажем, что в результате действия автоматики их амплитуды выровняются. опорные Зондирующие Для этого рассмотрим блок-схему прибора Visibility distance registrar РДВ-3

d) ФЭУ Дет. ФУСРРД Ред. Ш ИД УОНГОН a)b)c) Рис 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 b) 6.4. Visibility distance registrar РДВ-3

a) b) c) d) Рис Поскольку усилитель настроен только на эту частоту, постоянный сигнал (от дневного света) через усилитель не проходит Visibility distance registrar РДВ-3

d) ФЭУ Дет. ФУСРРД Ред. Ш ИД УОНГОН a)b)c) Далее сигнал поступает на детектор, который оставляет только положительные (верхние) полупериоды сигнала. После этого фильтр Ф дает огибающую сигнала (b) – (рис –с) 6.4. Visibility distance registrar РДВ-3

a) b) c) d) Рис 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 Visibility distance registrar РДВ-3

d) ФЭУ Дет. ФУСРРД Ред. Ш ИД УОНГОН a)b)c) 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 d) 6.4. Visibility distance registrar РДВ-3

a) b) c) d) Рис Опорное напряжение сдвинуто относительно сигнала разбаланса на π/2. Реверсивный двигатель начинает вращаться Visibility distance registrar РДВ-3

d) ФЭУ Дет. ФУСРРД Ред. Ш ИД УОНГОН a)b)c) 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 Visibility distance registrar РДВ-3

d) ФЭУ Дет. ФУСРРД Ред. Ш ИД УОНГОН a)b)c) 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 Visibility distance registrar РДВ-3

a) b) c) d) Рис Если же зондирующий поток больше опорного, то сигнал разбаланса изменяет свою фазу на Сдвиг фаз СР – ОП становится равным –π/2. Двигатель вращается в другую сторону и увеличивает опорный пучок света Visibility distance registrar 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 Visibility distance registrar РДВ-3