一種雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀，能夠測(cè)量大氣能見(jiàn)度。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要包含一個(gè)準(zhǔn)直發(fā)射器裝置、接收器裝置、上位機(jī)和組合供電設(shè)備，其中接收器裝置包括第一接收機(jī)和第二接收機(jī)。該儀器選用一個(gè)準(zhǔn)直發(fā)射器裝置、兩個(gè)接收機(jī)形成兩個(gè)測(cè)量基線，進(jìn)行消光計(jì)算，相比于單基線能見(jiàn)度透射儀，能夠消除光學(xué)表面臟污引起的系統(tǒng)誤差，提高透射儀的測(cè)量精度，保證了透射儀長(zhǎng)期測(cè)量的穩(wěn)定性，特別適合于需要長(zhǎng)時(shí)間在野外露天等惡劣環(huán)境下工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大氣探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種可消除系統(tǒng)誤差的透射式能見(jiàn)度測(cè)量 儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 能見(jiàn)度是指正常視力的人能夠識(shí)別和辨認(rèn)目標(biāo)物的距離，它是用距離來(lái)描述大氣 透明程度（或渾濁程度）的物理量。能見(jiàn)度不僅用于氣象觀測(cè)部門(mén)，而且更廣泛用于航空、 航海、高速公路、軍事以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域里，尤其是航空運(yùn)輸中，能見(jiàn)度 直接反映了飛行員的視程大小，決定著飛機(jī)能否正常起飛或著陸，是保障飛行安全的重要 氣象要素之一；在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，能見(jiàn)度又是人們對(duì)大氣污染情況的第一個(gè)直接反映，作為 描述大氣污染程度的一個(gè)特征量，它的測(cè)量受到了廣泛的重視；在軍事領(lǐng)域，能見(jiàn)度的精確 測(cè)報(bào)也是部隊(duì)軍事行動(dòng)中不可缺少的氣象要素之一。
[0003] 目前，大氣能見(jiàn)度的測(cè)量方法主要有兩類(lèi)，即透射法和激光散射法。激光散射法又 分激光前散射法和激光后散射法。其中，散射法結(jié)構(gòu)緊湊，但散射法因增大其散射體積較困 難，測(cè)量精度很難提高。透射法測(cè)量精度較散射法較高，但由于能見(jiàn)度測(cè)量系統(tǒng)要求長(zhǎng)時(shí)間 在野外露天環(huán)境下工作，大氣環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的污染、光源在長(zhǎng)時(shí)間使用后的性能衰減、探測(cè)器 系統(tǒng)的性能衰減等均對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，且在使用過(guò)程中，需要經(jīng)常對(duì)儀器進(jìn)行 維護(hù)，儀器的測(cè)量精度穩(wěn)定性差。
[0004] 因此，目前迫切需要增長(zhǎng)透射儀在惡劣環(huán)境下的工作時(shí)間，提高儀器的測(cè)量精度 且保證其長(zhǎng)期測(cè)量的穩(wěn)定性，減少儀器的維護(hù)時(shí)間和成本，便于野外惡劣環(huán)境下使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服單基線能見(jiàn)度投射儀的不足，提供一種雙基線大 氣能見(jiàn)度透射儀，以解決單基線透射儀不能長(zhǎng)時(shí)間在野外露天等惡劣環(huán)境下工作的問(wèn)題， 增加透射儀的測(cè)量精度和長(zhǎng)期測(cè)量的穩(wěn)定性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀，包括準(zhǔn)直發(fā)射器裝置、接收器裝置、上位機(jī)和組合 供電設(shè)備，其中，組合供電設(shè)備用于給整個(gè)透射儀供電；上位機(jī)控制準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的開(kāi) 關(guān)、并調(diào)節(jié)其發(fā)射端光強(qiáng)度；準(zhǔn)直發(fā)射器裝置用來(lái)產(chǎn)生白光，并將白光按照輻射強(qiáng)度1:9的 關(guān)系分為兩束，即，福射強(qiáng)度占原白光10%的第一光束和福射強(qiáng)度占原白光90%的第二光 束；接收器裝置包括第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，第一接收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為 15m，接收來(lái)自準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的第一光束，并將其發(fā)射端光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為第一信號(hào)；第二接 收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為75m，接收來(lái)自準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的第二光束，并將其發(fā)射 端光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)；上位機(jī)控制第一接收機(jī)和第二接收機(jī)的工作狀態(tài)，并采集來(lái)自 第一接收機(jī)和第二接收機(jī)的第一信號(hào)和第二信號(hào)，根據(jù)以下公式計(jì)算得到大氣能見(jiàn)度值： 3 x (75.....15)
[0008] MOR =--,.......；=；............ I11(Airf)
[0009] 其中，MOR為大氣能見(jiàn)度值；
[0010] ^為兩基線的透過(guò)率比值進(jìn)行N次測(cè)量后，去掉兩個(gè)最大值和兩個(gè)最小值得到 的平均值，即#￡[/",,,(況)1;
[0011] 其中，透過(guò)率比值

【權(quán)利要求】
1. 一種雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀，其特征在于：包括準(zhǔn)直發(fā)射器裝置、接收器裝置、上 位機(jī)和組合供電設(shè)備，其中， 組合供電設(shè)備用于給整個(gè)透射儀供電； 上位機(jī)控制準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的開(kāi)關(guān)，并調(diào)節(jié)其發(fā)射端光強(qiáng)度；準(zhǔn)直發(fā)射器裝置用來(lái)產(chǎn) 生白光，并將白光按照福射強(qiáng)度1:9的關(guān)系分為兩束，即，福射強(qiáng)度占原白光10%的第一光 束和輻射強(qiáng)度占原白光90 %的第二光束； 接收器裝置包括第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，第一接收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為 15m，接收來(lái)自準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的第一光束，并將其發(fā)射端光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為第一信號(hào)；第二接 收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為75m，接收來(lái)自準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的第二光束，并將其發(fā)射 端光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)； 上位機(jī)控制第一接收機(jī)和第二接收機(jī)的工作狀態(tài)，并采集來(lái)自第一接收機(jī)和第二接收 機(jī)的第一信號(hào)和第二信號(hào)，根據(jù)以下公式計(jì)算得到大氣能見(jiàn)度值：
其中，MOR為大氣能見(jiàn)度值； ^為兩基線的透過(guò)率比值進(jìn)行N次測(cè)量后，去掉兩個(gè)最大值和兩個(gè)最小值得到的平 均值，即:=狀__(況)]; 其中，透過(guò)率比僅
上式中=KpK2分別是第一接收機(jī)和第二接收機(jī)的校準(zhǔn)系數(shù)； 校準(zhǔn)系數(shù)公式為Ki = Ki(V) · (Kia · Kib · Kie · Kid)，i = 1，2指第一接收機(jī)和第二接收 機(jī)的序號(hào)； 校準(zhǔn)系數(shù)的確定需要對(duì)雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀在能見(jiàn)度大于IOKm時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，其 中
其中，Ti (V)為當(dāng)能見(jiàn)度為IOKm時(shí)，第i個(gè)接收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為Bi時(shí)， 采用普通測(cè)大氣透過(guò)率方法測(cè)得的大氣透過(guò)率,并且7；(卩)=61^，i = 1，2 ; Kia，Kib，Kie，Kid分別為準(zhǔn)直發(fā)射器裝置產(chǎn)生白光的光強(qiáng)度分別為25150175?^ 100%時(shí)，雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀的校準(zhǔn)系數(shù)，其表達(dá)式為：

Ti(AVE)a, Ti(AVE)b, Ti (AVE)。，Ti (AVE)d指當(dāng)能見(jiàn)度為lOKm，第i個(gè)接收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā) 射器裝置的距離為Bi時(shí)，且準(zhǔn)直發(fā)射器裝置產(chǎn)生白光的光強(qiáng)度分別為25^^50^^75%和 100%時(shí)，經(jīng)過(guò)N次測(cè)量大氣透過(guò)率的平均值，i = 1，2 JjahPi (b)，Pi (c) ,Pi(Cl)指當(dāng)能見(jiàn) 度為l〇Km，第i個(gè)接收機(jī)距離準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的距離為Bi時(shí)，且準(zhǔn)直發(fā)射器裝置產(chǎn)生白光 的光強(qiáng)度分別為25%、50%、75%和100%時(shí)，采用普通測(cè)大氣透過(guò)率方法測(cè)得的大氣透過(guò) 率，i = 1，2 ; O1(RAW)、O2(RAW)分別為到達(dá)第一接收機(jī)和第二接收機(jī)的光通量，光通量通過(guò)以下公 式計(jì)算： Oi(RAW) = Ri(I)-Ri(O), i = 1，2 Ri (I)、Ri (O)分別表示準(zhǔn)直發(fā)射器裝置有、無(wú)發(fā)光時(shí)第i個(gè)接收機(jī)的輸出信號(hào)，i = 1，2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙基線大氣能見(jiàn)度透射儀，其特征在于：準(zhǔn)直發(fā)射器裝置包 括LED光源、離軸拋物面反射鏡、光源監(jiān)測(cè)組件、標(biāo)定遮光輪、分光鏡和全反射鏡，其中， LED光源射出的光經(jīng)過(guò)離軸拋物面反射鏡轉(zhuǎn)化為平行光； 光源監(jiān)測(cè)組件用于監(jiān)測(cè)來(lái)自離軸拋物面反射鏡的平行光，并得到光源監(jiān)測(cè)的發(fā)射端光 強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并把該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，用于上位機(jī)控制調(diào)節(jié)準(zhǔn)直發(fā)射器裝置的發(fā)射端 光強(qiáng)度； 標(biāo)定遮光輪對(duì)來(lái)自離軸拋物面反射鏡的平行光進(jìn)行遮光，用于雙基線大氣能見(jiàn)度透射 儀的標(biāo)定； 分光鏡將經(jīng)過(guò)標(biāo)定遮光輪的平行光按照輻射強(qiáng)度1:9的關(guān)系分為兩束；8卩，10%的光 被反射成為第一光束，90%的光直接透過(guò)分光鏡成為第二光束并發(fā)射出去； 全反射鏡將來(lái)自分光鏡的第一光束反射射出，并與第二光束平行。
【文檔編號(hào)】G01N21/59GK104374747SQ201410599588
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】張衛(wèi)衛(wèi), 林招榮, 李小兵, 謝冰, 王哲, 朱崢, 畢波, 王青梅, 史倩義 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所