前向散射能见度仪功能规格需求书印发

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1、附件前向散射能见度仪功能规格需求书（试行）中国气象局综合观测司2011-411目录1前言11.1编写目标和原则11.2编写依据12基本原理12.1定义12.2测量原理23组成结构23.1传感器部分33.2数据采集部分33.3外围设备34功能要求34.1数据采集34.2数据处理34.3数据存储34.4数据传输44.5数据质量控制44.6终端操作命令44.7加热55技术要求55.1测量要求55.2传感器要求65.3可靠性要求75.4电源75.5功耗76其他要求7116.1文件要求76.2电磁兼容76.3工作环境适应性86.4电源安全性96.5防

2、雷106.6结构和外观107前向散射能见度仪的检测10111前言1.1编写目标和原则随着科学技术的不断发展，气象监测能力不断提高，社会对天气预报、气象监测和灾害性天气的预警能力的需求日益提高。目前气象能见度要素仍然依靠人工目测进行观测，远远不能满足气象业务、服务（高速公路、航空等）和科学研究的需要。给出能见度自动探测设备的指导性要求，有利于推进我国能见度要素观测的自动化进程，从而提升气象观测能力和准确度，满足气象业务、公共服务、专业服务需求。1.2编写依据1）《地面气象观测规范》2）《气象仪器和观测方法指南（第七版）》2基本原理2.1定义2

3、.1.1气象光学视程（MOR）白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。2.1.2亮度对比目标物的亮度与其背景亮度之差同背景亮度之比值。2.13对比阈值人眼能察觉的最小亮度对比。2.1.4白天气象能见度指视力正常(对比阈值为0.05)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适度)的最大距离。2.1.5夜间气象能见度按如下两种方式定义：11a)假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大距离；b)中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距

4、离。2.1.6消光系数色温为2700K的白炽光源发出的平行光束经过大气中单位距离的路径损失的那部分光通量。2.1.7发现距离能见度目标物处于“模糊可见”光学状态时的距离，此时观测员观测目标物与背景的亮度视觉对比感阈为0.05。2.1.8消失距离能见度目标物处于即将消失光学状态时的距离，此时观测员观测目标物与背景的亮度视觉对比感阈为0.02。2.2测量原理当前向散射角在20°～50度范围时，不论是浓度改变还是粒径分布不同，同一散射角的散射强度和消光系数总成正比。前向散射能见度仪由发射器和接收器组成，采用前向散射法，取前向散射角25°～45°之

5、间。由接收器接收到的散射光的强度，计算被采样大气的消光系数σ。根据柯西米德定律计算气象光学视程（MOR）MOR=-ln(ε)/σ式中：MOR气象光学视程，ε为对比阈值，σ为消光系数。当ε＝0.05时：MOR=2.996/σ3组成结构前向散射能见度仪由传感器、数据采集、外围设备等部分组成。传感器部分和数据采集部分可以通过电缆直接连接，也可以通过室外接线盒连接。113.1传感器部分传感器部分包括发射器、接收器和控制处理器等。3.2数据采集部分数据采集部分指数据采集箱，内含接口单元、中央处理单元、存储单元和显示单元等。若有室外接线盒，则室外接线盒

6、也属于数据采集部分。数据采集箱可以安装在室内，也可以安装在室外。3.3外围设备包括终端微机和不间断电源。4功能要求4.1数据采集对传感器按预定的采样频率进行扫描和将获得的电信号转换成微控制器可读信号，得到气象变量测量值序列；对气象变量测量值进行转换，使传感器输出的电信号转换成气象单位量，得到采样瞬时值。4.2数据处理对采样瞬时值，根据规定的算法，计算出瞬时气象值（分钟）。计算出气象观测需要的统计量，如一个或多个时段内的极值数据、专门时段内的总量、不同时段内的平均值以及累计量等。将采样瞬时值数据、瞬时气象值（分钟）数据、小时正点数据和监控数据

7、等写入数据存储单元，同时形成相应数据文件实时写入终端微机。4.3数据存储4.3.1采集器存储器1小时的采样瞬时值、7天的瞬时气象（分钟）值、1月的正点气象要素值。数据存储可以使用循环式存储器结构，即允许最新的数据覆盖旧数据。采集器内部的数据存贮器应具备掉电保存功能。4.3.2终端微机终端微机是最常用的存储设备。11在微机的磁盘存储器中，存储全部需要存储的数据，包括经过处理的数据、人工输入数据、质量控制情况信息（内部管理数据）等。4.4数据传输传输方式为RS-232和RS-485两种。采集器与终端微机间的信号传输距离应不小于200m。在规定的

8、传送距离之内，信号传送质量不应因改变线缆的长度而降低。4.5数据质量控制能见度数据质量控制应符合《第二代自动气象站功能规格书》中相关规定。4.6终端操作命令4.6.1监控操作命令