一种基于相移光谱技术检测能见度的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及大气能见度的检测，更具体地说，涉及一种基于相移光谱技术的 大气能见度检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 大气能见度是气象观测的要素之一，也是交通，军事的重要测量要素之一。近年 来，随着工业化进程的加快，大气污染越来越严重，环境空气能见度也成为环境污染的一项 重要指标，PM2. 5和PM10等问题也日趋成为目前人们日常关注的重点之一。如何准确有效 的测量和监控大气的能见度，对环境污染的控制，交通运输效率的提高等都有重要意义。
[0003]目前，用于大气能见度检测的主要有以下两类仪器：
[0004] 一、透射式能见度仪，又称透射仪（透射表），其工作原理是基于光辐射在大气传 输中的透过率测量。透射仪一般分为"双端"式和"单端"式两种。单端透射仪是将发射器 和接收器装于基线的同端，其原理与双端式一样，只是基线的另一端需装反射器，从而使得 测量光路变为往返式光程。国外很多机场采用双基线系统，即设置两个接收端，分别用于测 量低能见度和高能见度。但对于透射式仪器来说，要测得准确的消光系数首先需要很稳定 的光源，然而就现有的技术与能力而言，还不能做出满足测量需求的高稳定度光源，因此误 差较大。
[0005] 二、散射式能见度仪的工作原理为：仪器发射器发出红外光辐射，对其临近的大气 样本进行照射，该样本中各种悬浮粒子对照射光辐射产生各个方向散射，接收器探测某一 方向散射信号，并根据具体角度上散射信号与总散射量的关系来确定总散射系数，进而得 到消光系数，最后按公式反演能见度。前向散射仪的工作角度一般为：发射器与接收器呈 30°~50°的范围；而激光雷达后向散射能见度仪一般为收发两端平行安置。但是对于散 射式仪器而言，测量得到的散射系数如何过渡到消光系数，理论上应建立针对不同大气状 况的数学模型，这对同一台仪器而言是困难的，这也制约了仪器的使用范围。 【实用新型内容】
[0006] 针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型装置简单、灵敏度高、稳定性好，可 以非常准确快速地检测出大气能见度，并实现实时监控。
[0007] 本实用新型的工作原理如下：
[0008] 能见度作为一个复杂的物理量，主要取决于悬浮在大气中各种微粒引起的大气消 光系数。消光系数是光波在大气传输过程中，由于各种因素造成的能量衰减，是由大气对光 辐射吸收、散射所引起的，包括分子吸收、分子散射、气溶胶吸收和气溶胶散射。其中分子对 光辐射的作用极其微弱，气溶胶吸收和散射是光辐射在大气传输中衰减的主要原因。本装 置通过测量大气气溶胶的消光系数，从而反映出大气能见度。
[0009] LED光源被方波信号调制发光，耦合进光学谐振腔，腔镜反射率为R，光腔输出信 号与入射腔体信号的相移随调制频率的关系为： (1)
[0010]
[0011]式中：w为调制角频率，t表示衰荡时间常数。
[0012] 消光系数（a ext)与时间常数间的关系式为：
[0013]
【主权项】
1. 一种基于相移光谱技术检测能见度的装置，其特征在于：具体包括驱动控制模块、 LED、滤光片、微型气体隔膜泵、光学谐振腔、三通气阀、探测器、锁相放大器、数据采集卡； LED光源经驱动控制模块调制发光，再经LED与光学谐振腔之间的滤光片滤光进入光学谐 振腔，光学谐振腔的进气口与三通阀门相连，排气口与微型气体隔膜泵相连，透射信号被探 测器接收并送入锁相放大器解调，锁相放大器的输出与数据采集卡相连。
2. 如权利要求1所述的一种基于相移光谱技术检测能见度的装置，其特征在于：所述 锁相放大器，其参考信号和入射信号分别由LED驱动控制模块和探测器信号提供，可以解 调出参考信号和入射信号的相移。
【专利摘要】本实用新型是一种基于相移光谱技术检测能见度的装置，具体包括驱动控制模块、LED、滤光片、微型气体隔膜泵、光学谐振腔、三通气阀、探测器、锁相放大器、数据采集卡。能见度作为一个复杂的物理量，主要取决于悬浮在大气中各种微粒引起的大气消光系数。本实用新型利用相移光谱技术具有的高探测灵敏度和稳定性，可以非常准确快速地检测出大气能见度，并实现实时监控。
【IPC分类】G01N21-27
【公开号】CN204536188
【申请号】CN201520186046
【发明人】邵杰, 阮伊静, 周百里, 罗有亮, 倪灶清, 任轶佐
【申请人】浙江师范大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月27日