基于前散能见度仪的能见度定标装置及其工作方法与流程

本发明涉及能见度测量设备，尤其是一种基于前散能见度仪的能见度定标装置及其工作方法。

背景技术：

1、前散能见度仪是通过测量大气消光系数来推算能见度值的一类仪器。在假设稳定大气条件下，采用采样区域内能见度值表征当前环境的能见度。仪器通常由发射单元、接收单元和主控单元组成，发射和接收单元中间的开放区域即为采样区域。

2、将电信号转换成被测量的过程称为定标，目前常用的定标方法有：

3、第一，室内平行比对，室内平行比对是指将标准器和被测仪器放在室内，并模拟能见度变化，此方法对室内环境要求较高，且室内易受墙体杂光影响，造成测量结果误差偏差。(参考行标《qx/t 536-2020的能见度测试方法》)

4、第二，户外定标，将被测仪器与更高一级的标准器(通常是大气透射仪)放置于空旷的野外试验场地，通过天然的水汽沉降过程来记录被测仪器与标准器的测值，从而计算定标系数，这种方式首先需要有良好的天气条件，即极其稳定的大气和相对宽的能见度变化范围，等待理想天气的时间不可控，在某些地区可能一年无法出现几次低能见度天气。(属于比对观测方法)

5、第三，散射板定标，采用乳白玻璃制成的散射板安装在收发镜头上，分别进行遮光与透散射板的测量方式，记录零点和最高点两端的消光值，由于能见度值与原始信号存在非线性关系，两点无法准确推导出定标系数。

6、上述三种方法，前两种通常与标准器(通常为大气透射仪)进行比对，对于仪器的批量生产均不现实，第三种适合已知系数的仪器定标校准，不适合初始参数定标。

技术实现思路

1、本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于前散能见度仪的能见度定标装置及其工作方法，从而克服现有定标方法存在的不足，实现不依赖能见度环境模拟环境和外场的多点连续定标，大幅度提高了检测效率，有利于实现前散能见度仪的批量生产。

2、本发明所采用的技术方案如下：一种基于前散能见度仪的能见度定标装置，包括框架，所述框架的整体为立方体结构，在框架的每一面均安装黑色铝板；所述框架的底部设置底座，所述底座的顶部设置安装支架，在安装支架上布置有仪器安装区，所述仪器安装区内安装的能见度仪两端分别设置有发射单元和接收单元，所述能见度仪底部通过数据传输线与数据采集控制端相连；所述仪器安装区的下方安装固定架，所述固定架固定在安装支架上，所述固定架的两端均设置有连接件，连接件在固定架的端部转动连接，且在每个连接件内部安装调光组件；发射单元发出的光线路径经过调光组件后射入消光组件内，光线路径在发射单元和接收单元中部的采样区域发散出的散射光线被接收单元接收；所述调光组件通过导线与数据采集控制端电性连接。

3、作为上述技术方案的进一步改进：

4、优选的，所述消光组件的结构为：包括筒体，所述筒体是中空的圆锥体结构，所述筒体的内侧壁上沿筒深方向均布多层光阑；所述筒体的底部设置连接块。

5、优选的，所述连接块的底部设置消光组件支架，所述消光组件支架的顶部通过连接块对筒体支撑，所述消光组件支架的底部固定在底座上。

6、优选的，所述固定架的结构为：包括固定在安装支架上的连接板，所述连接板上与连接杆一端相连，所述连接杆的另一端连接固定杆；所述固定杆是横向布置且两端呈圆弧状的杆体结构；所述连接杆和固定杆的内部中空，导线从固定杆通入后经过连接杆内最后从安装支架侧壁上穿出并连接到数据采集控制端。

7、优选的，所述固定杆的两端均与连接件装配，所述连接件在固定杆的头部转动，所述连接件上还设置定位孔；连接件带动内部的调光组件进行角度切换到正对光线路径，并通过定位孔内的螺栓固定。

8、优选的，所述发射单元和接收单元与两端对应匹配的连接件之间均设置遮光罩；所述遮光罩采用橡胶材料，并将遮光罩设置为波纹管状结构。

9、优选的，所述调光组件的结构为：包括从左到右依次排布的第一增透玻璃、第二增透玻璃和第三增透玻璃；在第一增透玻璃和第二增透玻璃之间设置透明度调节膜；在第二增透玻璃和第三增透玻璃之间设置雾度调节膜；所述透明度调节膜采用电致变色材料，所述雾度调节膜采用聚合物分散液晶。

10、优选的，所述仪器安装区的一端通过第一连杆与发射单元相接，所述仪器安装区的另一端通过第二连杆与接收单元相接，所述黑色铝板的内侧面喷涂黑色消光漆。

11、一种基于前散能见度仪的能见度定标装置的工作方法，包括以下步骤：

12、步骤一：在仪器安装区安装标准器，在固定架的头部转动连接件，调整调光组件的角度，使调光组件分别正对发射单元和接收单元的光轴方向；

13、步骤二：按照数据采集控制端的设定程序调节调光组件，记录标准器在设定程序下的输出数据；

14、步骤三：取下标准器，在仪器安装区替换安装被测前散能见度仪，重复步骤二，记录被测前散能见度仪在设定程序下的输出数据；

15、步骤四：根据标准器和被测前散能见度仪的两组数据对比，得出被测前散能见度仪。

16、优选的，所述步骤二中设定程序的详细过程如下：

17、第一步：通过数据采集控制端对调光组件供电，使透明度调节膜和雾度调节膜的状态改变；

18、第二步：设置透明度调节膜的透过率为0，记录标准器测量上限vmax和被测仪器的本底信号d0；

19、第二步：设置透明度调节膜的透过率为100％，雾度调节膜的雾度为100％，分别记录标准器测值v1和被测仪器测值d1；

20、第三步：依次调节透明度调节膜的透过率和雾度调节膜的雾度，使能见度值递增；

21、第四步：记录标准器逐步变化的测值，记录被测前散能见度仪在与标准器相同透过率和雾度情况下的各点测值，并进行数据对比。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过框架和黑色铝板组成一个密闭空间，在黑色铝板内壁喷涂黑色消光漆，对封闭空间内的杂散光进行消除，在仪器安装区内依次先后安装标准器和被测前散能见度仪，并通过调光组件在仪器发射单元的光线路径上改变透明度和雾度，模拟不同能见度状态，实现能见度量值的传递；最终，对标准器和被测前散能见度仪测得数据进行对比，实现定标，不仅保证数据的准确性，而且大幅度提高检测效率；

24、本发明还具有以下优点：

25、(1)本发明根据前散能见度的接收信号的粒子散射信号极其微弱的特性，对框架内的杂散光进行针对性的处理，主要是通过遮光罩阻止发射区光泄露，在黑色铝板的内壁喷涂消光黑漆，在发射光线的光线路径的末端设置消光组件，并在消光组件内部匹配设置光阑，能够限制光束，避免杂光影响测试数据；

26、(2)本发明通过数据采集控制端分别对透明度调节膜和雾度调节膜供电，从而改变透明度和雾度，区别于传统方法中单点测试，本发明实现了连续雾度变化和透明度曲线，数据更多，结果更精准；

27、(3)本发明整个装置生成数据快，大大提升定标的效率；

28、(4)本发明固定架可以将调光模块的倾斜角设置可调并固定，可以用于适配不同散射角的前散能见度仪；

29、(5)本发明克服了室外定标受天气条件影响，难以在生产过程中应用的不足，具有适用范围广的优点；

30、(6)本发明的装置只需在实验桌上即可进行定标操作，大幅降低了成本，解决了现有能见度模拟实验室占用面积大、设备系统复杂、造价高的问题。