一种透射式能见度测量设备的制作方法

本实用新型涉及光学测量技术领域，具体涉及一种透射式能见度测量设备。

背景技术：

在自动化观测中，通常用大气水平透过率定义的气象光学视程表示能见度。世界气象组织对气象光学视程的定义为：由2700K色温的白炽灯发出的准直光束，当光通量减少到初始光通量的5％，该准直光束在大气中传输的距离定义为当时的气象光学视程。实际上能见度与气象光学视程是近似等效的，一般用能见度测量仪器测出的都是气象光学视程。气象光学视程的观测设备主要有前向散射式能见度仪以及透射式能见度仪。

前向散射法选择大气吸收微弱的近红外光，在与探测光束传播方向成35°方向，测量角散射系数，再按一定的大气光学模式计算总散射系数，并根据Koschmieder定律确定能见度，此法的测量误差决定于总散射系数的测量。在现有的前向散射法装置中，对总散射系数测量误差的主要决定因素如下：光学模式的影响、散射探测光束发散角的影响、背景辐射干扰和散射辐射产生的背景干扰及测试装置结构热形变的影响等。

透射法虽然是最为准确的一种方法，但由于光学窗口易被污染，且光束的发射和测量相隔异处，间隔较远，因大气扰动或测量装置的振动、地形变化等原因易使光斑在光电探测器接收面上漂移，使得探测光束在传播路径上的衰减系数测量不准，甚至导致测量失败。因此，如何解决透射式能见度仪光源不稳定、光学窗口污染对测量精度的影响是使用透射式能见度仪测量大气能见度必须考虑的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种双基线测量、光源稳定、效率较高的透射式能见度测量设备。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种透射式能见度测量设备，包括：

发射装置，所述发射装置发射两束准直平行光束；以及，

用于分别接收所述两束发射光束的第一接收装置和第二接收装置，所述第一接收装置和所述第二接收装置设置在距离所述发射装置的不同位置处；以及，

用于采集背景亮度信息的背景亮度表；以及，

用于接收处理所述发射装置、所述第一接收装置、所述第二接收装置以及所述背景亮度表数据的采集控制处理器，所述采集控制处理器设置在所述发射装置内部。

进一步地，所述发射装置中设有用于对光源光束进行分束并准直的光学系统。

进一步地，所述第一接收装置和所述第二接收装置分别与所述两束发射光束准直对准。

进一步地，所述发射装置中设有用于稳定光源的驱动电路。

进一步地，还包括用于接收所述采集控制处理器处理结果的终端计算机。

进一步地，还包括用于对所述设备进行供电的组合供电设备。

进一步地，还包括用于安装所述发射装置、所述第一接收装置以及所述第二接收装置的支撑杆、支撑杆附件。

进一步地，所述设备中的各个装置通过串行485方式组网。

借由上述方案，本实用新型的透射式能见度测量设备至少具有以下优点：

本实用新型通过发射两束准直平行光束，采取双基线透射法测量大气能见度，有效消除了单基线存在的由于光源稳定性和光学窗口污染引起的测量误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型优选实施例的系统组成示意图；

图2是图1所述实施例的内部信息流程图；

图3是图1所述实施例的测量装置分布示意图；

图4是图1所述实施例的测量光路原理图。

图中各符号表示如下：

1、发射装置，2、第一接收装置，3、第二接收装置，4、光敏二极管，

10、光源，11、发射装置光学系统，21、接收装置光学系统

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

说明

大气污染会影响透射式能见度测量设备光学窗口的透过率，如果发射装置光学窗口和接收装置光学窗口的污染物和污染量近似相同，那么窗口的透过率衰减也近似相同，此时采用双基线的测量方式便可较好的补偿光学窗口污染对测量精度的影响。

实施例

参见附图1，它是本实施例透射式能见度测量设备的系统组成示意图，包括发射装置1、第一接收装置2、第二接收装置3、设于发射装置1内部的采集控制处理器、背景亮度表、组合供电所设备以及终端机计算机。

测量光源10位于发射装置1内部，借助光源驱动电路可以实现光强的稳定输出。所述光源发出的光束经发射装置1内部的光学系统11准直分束后，从光学窗口出射两条平行的准直光束，调整用于支撑收发装置的支撑杆上的重复定位组件，使得发射装置1发出的两束准直光束经过大气样本后能分别被第一接收装置2和第二接收装置3对准接收，再经设于第一接收装置2和第二接收装置3内部的光学系统21将准直发射光束聚焦在光敏二极管4上，通过光敏二极管4将光信号转化为电信号，再经放大电路放大以及模数(A/D)转换后，通过接线线路将信号数据反馈至采集控制处理器，所述采集控制处理器结合系统的内部标定信息以及背景亮度表提供的接收装置附近的背景亮度信息，计算所述大气样本的大气能见度，并将计算结果通过终端计算机输出。上述装置通过串行485方式组网，并借助组合供电设备进行供电，内部的信息流程图和测量光路原理图可分别参见附图2和附图4。

内部标校系统设置在发射装置1内部。所述内部标校系统通过控制不同中性减光片处于内部发射光路的前端来改变发射光的光通量，从而读取、接收光强信息，检验能见度测量设备的性能变化；在接收装置中还设有弱光采样电路，使得在较低能见度的情况下，接收装置也能采集到发射光的信号，拓展了低能见度下的探测范围；除此之外，透射式能见度测量设备还包括用于安装收发装置的支撑杆附件以及避雷设施等。

参见附图3，本实施例在进行大气能见度测量时，第一接收装置2和第二接收装置3分别距离发射装置L1和L2，通过计算双基线的接收装置得到的发射光透过率比为

其中，T1(RAW)和T2(RAW)分别表示计算得到的第一接收装置2和第二接收装置3的光束透过率，Φ1(RAW)和Φ2(RAW)分别表示第一接收装置2和第二接收装置3接收到的信号大小，η1和η2分别表示发射装置1内部分束器的分光比例。该表达式中借助双基线测量的计算方式，消除了由于光学窗口污染引起的光学衰减因子。进行N次测量后取平均，得进一步地，可以计算得到气象光学视程

说明当两个接收装置的光学窗口所受到的污染相同时，采用双基线方法测量的能见度结果不受其影响。

本实用新型通过光源准直系统引出两条平行光束，采取双基线透射法测量能见度，消除了单基线透射式能见度仪在计算大气能见度时引入的光学衰减因子，解决了光学窗口污染对测量精度的影响问题；除此之外，本发明采用白光光源测量大气能见度，与人眼观测能见度最接近；还采用了系统内定标和全自动工作流程，大大提高系统标定的便捷性、系统的维修性以及测量准确度；同时系统各个独立装置通过串行485方式组网，辅之信号隔离设计、防雷击浪涌设计、故障自动隔离设计，保证了系统的稳定运行。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。