激光雨滴谱仪加热控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种非传统的用温度传感器控制激光雨滴谱仪发射和接收端加热，消除凝结物或附着物的方法，克服了空气湿度、大气成分等多种因素对加热控制的影响，既可节省加热所需电能，又可显著提高激光雨滴谱仪测量能力和测量精度。
【专利说明】
激光雨滴谱仪加热控制方法
技术领域
[0001]本发明属于大气科学、自动化控制领域，具体涉及用于测量降水的激光雨滴谱仪加热控制。
【背景技术】
[0002]激光雨滴谱仪可测量下落中的雨、冰雹、雪等降水，可计算各种降雨类型的雨强、雨量以及大气能见度，还可对气象雷达数据进行校正。近年来随着德国、美国等国家激光雨滴谱仪的引进，随着国产激光雨滴谱仪的出现，各种激光雨滴谱仪已广泛用于我国交通控制、气象监测与服务、科学研究、机场观测、公路气象监测、水文地理学、气象雷达数据校正等应用领域。
[0003]激光雨滴谱仪主要用于野外自动监测，受野外大气温度、湿度和大气成分等的影响，激光雨滴谱仪的发射和接收端易产生凝结物或附着物，直接影响激光雨滴谱仪的测量能力或测量精度。为克服凝结物或附着物的影响，目前激光雨滴谱仪主要通过温度传感器获取的温度间接判断低温下的凝结，从而启动加热装置对接收器进行加热，消除接收器上的凝结物或附着物。
[0004]然而，发射和接收端的凝结物或附着物的形成不仅与温度有关，还与空气中的湿度及大气成分等因子有关。因此，仅用温度这个指标间接判断是否存在凝结物或附着物，存在一定的误判，可导致没有凝结物或附着物时启动激光雨滴谱仪加热装置，消耗野外监测配备的宝贵电能；也可导致存在凝结物或附着物时未能启动激光雨滴谱仪加热装置，影响激光雨滴谱仪的监测能力和测量精度。
【发明内容】
[0005]针对上述多用温度间接判断低温下凝结的技术问题，本发明提出一种直接测量激光雨滴谱仪接收器的输出电压值控制发射和接收端加热的方法。这种方法改变了传统用温度传感器控制激光雨滴谱仪发射和接收端加热的方法，克服了空气湿度、大气成分等多种因素对加热控制的影响，既可节省加热所需电能，又可显著提高激光雨滴谱仪测量能力和测量精度。
[0006]本发明的目的在于提出一种激光雨滴谱仪加热控制方法，用于准确判断凝结物或附着物的存在，并克服凝结物或附着物对激光雨滴谱仪测量的影响。其方法主要包括以下步骤:
[0007]1.从激光雨滴谱仪每次采样时刻t获取接收器输出电压值U (t)。
[0008]2.判断t时刻U(t)值得大小。
[0009]3.当U (t) ( Unin时启动激光雨滴谱仪发射和接收端加热；其中阈值Umin =U。+ Δ Unax, U0为最小可测电压，Δ Unax为最大雨滴消光对应的电压值。
[0010]4.当U (t) ^ Unax时终止激光雨滴谱仪发射和接收端加热；其中阈值Umax为接收器最大输出电压值。
[0011]本发明的优点:
[0012]本发明通过直接测量激光雨滴谱仪接收器的输出电压值，能准确判定接收端是否存在凝结物或附着物，正确启动和关闭加热装置，在提高测量能力和测量精度的同时，可大大节省电能。特别是激光雨滴谱仪这种野外监测设备，主要配备的是太阳能等电池，如果耗电太大，不仅要增加设备供电成本，还可能缩短设备在阴雨天连续工作时间，进而影响设备的监测能力。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的激光雨滴谱仪加热控制基本原理图，图2为本发明的激光雨滴谱仪加热控制流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合说明书附图详细描述本发明的实施方式。
[0015]如图1、图2所示，本发明的激光雨滴谱仪加热控制方法包括以下步骤:
[0016]I)在激光雨滴谱仪每个采样时刻t从接收器直接获取输出电压值U (t)。
[0017]2)根据t时刻得到的U(t)值与事先设置的阈值1]_、1]_行比较；其中阈值1]_ =U。+ Δ Umax，U0为接收器最小可测电压，Δ Unax为最大雨滴消光对应的电压值；阈值Umax为接收器最大输出电压值。
[0018]3)当U(t) <U_时，启动激光雨滴谱仪发射和接收端加热装置，并返回I);当U (t) > Umin时，进入下一步4) O
[0019]4)判断加热装置是否工作，如果加热装置处于关闭状态，返回I)。
[0020]5)如果加热装置处在工作状态，当U (t) < Unax时，返回I)。
[0021]6)当U (t) ^ Unax时，终止激光雨滴谱仪发射和接收端加热，一次加热过程结束。
[0022]最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
【主权项】
1.一种激光雨滴谱仪加热控制方法，是根据激光雨滴谱仪接收器的输出电压值控制发射和接收端加热的方法。这种方法改变了传统用温度传感器控制激光雨滴谱仪发射和接收端加热的方法，克服了湿度、大气成分等多种因素对加热控制的影响，既可节省加热所需电能，又可显著提高激光雨滴谱仪测量能力和测量精度。其特征在于，包括以下步骤: 1)从激光雨滴谱仪每次采样时刻t获取接收器输出电压值u(t)。 2)判断t时刻U(t)值得大小。 3)当U(t)彡Unin时启动激光雨滴谱仪发射和接收端加热；其中阈值1]_= U0+AUnax,U0为最小可测电压，Δυ_为最大雨滴消光对应的电压值。 4)当U(t)U_时终止激光雨滴谱仪发射和接收端加热；其中阈值1]_为接收器最大输出电压值。2.如权利要求1所述的激光雨滴谱仪加热控制方法，其特征在于，所述的激光雨滴谱仪包括可见光和红外波段的激光雨滴谱仪。3.如权利要求1所述的激光雨滴谱仪加热控制方法，其特征在于，所述的激光雨滴谱仪包括单束光和多束光的激光雨滴谱仪。4.如权利要求1所述的激光雨滴谱仪加热控制方法，其特征在于，所述的加热包括仅对激光雨滴谱仪发射端的加热，仅对接收端的加热，以及对激光雨滴谱仪的整体加热。
【文档编号】G01W1/14GK105891910SQ201410459212
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年9月11日
【发明人】邓勇, 钱昆鹏
【申请人】邓勇, 钱昆鹏