DL-VM200透射式能見度觀測(cè)儀

系統(tǒng)介紹：

能見度信息的獲取是氣象測(cè)量重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在現(xiàn)在人們出行頻繁，機(jī)動(dòng)交通工具發(fā)展迅速，其使用嚴(yán)重受氣象因素約束，因此能見度信息與人們的生活密切相關(guān)。

能見度測(cè)試儀是融合現(xiàn)代電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)而建立的綜合系統(tǒng)。系統(tǒng)從觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)提取實(shí)時(shí)信息，加以存儲(chǔ)、記錄、統(tǒng)計(jì)、分析后輸出給氣象相關(guān)部門。能見度測(cè)試儀的使用領(lǐng)域包括道路、機(jī)場(chǎng)、鐵路、航道及港口、基地、氣象部門等等?，F(xiàn)在能見度的測(cè)試基本靠人工測(cè)量，具有很大的主觀性，科學(xué)地、客觀地測(cè)量可以避免由于觀測(cè)員帶來的誤差，采用能見度測(cè)試儀獲取的數(shù)據(jù)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工獲取數(shù)據(jù)，如測(cè)量員不可能觀測(cè)到的能見度微小變化，而儀器可以很容易實(shí)現(xiàn)。人工測(cè)量的另一個(gè)不方便之處在于無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，往往采取定時(shí)、定點(diǎn)方式，采用能見度測(cè)試儀可以觀測(cè)到能見度的隨時(shí)變化，如果在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)安裝一套測(cè)試儀，數(shù)據(jù)通過有線或無線的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，那么很容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)、多點(diǎn)的測(cè)量。在獲取到真實(shí)、準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)的處理可以得到潛在的深層次的信息，數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)是分析統(tǒng)計(jì)，如觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)為精確預(yù)報(bào)提供可能、設(shè)定閥值發(fā)布能見度級(jí)別信息等等。

設(shè)計(jì)原理

能見度測(cè)試可采用散射和透射兩種方式。散射又可以采用前向散射和后向散射。后向散射其衰減通道理論上可以是無限大，其測(cè)試精度較高，由于后向散射對(duì)發(fā)射和接收光學(xué)天線平行度要求極高，因此，在研制散射式能見度測(cè)試儀時(shí)，通常采用前向散射方式。由于大氣中不同的粒子對(duì)光的散射不同，不同地區(qū)大氣質(zhì)量不同，需要對(duì)散模型進(jìn)行修正；此外，雨、雪等對(duì)光的散射產(chǎn)生極大的影響，故散射式能見度測(cè)試儀對(duì)環(huán)境的要求較高。透射式能見度測(cè)試?yán)昧斯庠诖髿馐艿降闹苯铀p原理，即將吸收、散射、反射等都作為衰減，雨、雪等對(duì)能見度的測(cè)試無影響，符合人眼的視覺原理，且在大區(qū)域能見度測(cè)試精度方面是散射式能見度測(cè)試儀無法比的。因此，我們采用透射方式進(jìn)行能見度測(cè)試。

發(fā)射光學(xué)天線對(duì)光源進(jìn)行光束準(zhǔn)直，光源可采用小功率紅外激光器、紅外發(fā)光二極管或白光發(fā)光二極管等。如果采用激光器，光束準(zhǔn)直較容易，可以很容易測(cè)試其發(fā)射光功率，但激光器壽命較短且對(duì)環(huán)境要求較高；發(fā)光二極管壽命長(zhǎng)，但其光束準(zhǔn)直極為困難，發(fā)射光功率測(cè)試?yán)щy，根據(jù)我們的研究，該問題已初步解決。由于激光器的成本交高，考慮采用發(fā)光二極管，但要作進(jìn)一步的研究。

發(fā)射光學(xué)天線發(fā)射的光信號(hào)經(jīng)過大氣衰后被接收天線所接收，根據(jù)需要測(cè)試能見度區(qū)域的大小不同，發(fā)射和接收天線相距在10m到100m甚至更遠(yuǎn)。

接收天線接收的光信號(hào)經(jīng)過光電檢測(cè)、放大、濾波等處理后，經(jīng)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理后，獲得能見度數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)等，為氣象部門提供相關(guān)信息。

與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較:

1、國(guó)外一般采用激光器或氙燈作為光源,此系統(tǒng)采用白光LED作為光源,符合人眼視覺效應(yīng),與激光器和氙燈相比，壽命大大延長(zhǎng),同時(shí)由于LED發(fā)光功率小，避免了氙燈這種強(qiáng)光源對(duì)環(huán)境的影響。

2、加裝開關(guān)門機(jī)構(gòu)、鏡頭防水汽裝置及鏡頭污染修正機(jī)制,延長(zhǎng)由于戶外灰塵影響導(dǎo)致必須定期清潔鏡頭的周期。

3、解決背景光對(duì)系統(tǒng)的影響，一是背景光作為噪聲對(duì)信號(hào)的影響，二是背景光亮度對(duì)人體視覺的影響。

4、建立了不同基線下的能見度測(cè)試模型參數(shù)。

成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性：

1． LED發(fā)光功率穩(wěn)定

2．光學(xué)透鏡污染解決方法

3．對(duì)不同要求的不同基線下的能見度測(cè)試

4．采用嵌入式系統(tǒng)控制，提高系統(tǒng)可靠性

5．系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性。

主要性能指標(biāo)：

能見度測(cè)試范圍：10km

測(cè)試誤差:±5%

系統(tǒng)工作溫度：-40～60攝氏度

濕度范圍：0～100%RH

風(fēng)速范圍：0～20m/s

作用意義：

dl-vm200型是用于氣象觀測(cè)站的專業(yè)機(jī)型,在氣象部門具有廣闊的市場(chǎng)前景。