能见度测量仪研究.pdf

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1、143晨工紊茛术电子技术能见度测量仪研究范顺志(长春理工大学光电工程学院，长春130000)摘要：本文通过对大气能见度国内外的研究状况，通过对大气能见度的理论进行研究，分别从透射和散射法测量大气能见度方法，给出了白天和夜晚能见度计算公式，建立了精确计算数学模型。关键词：能见度；前向4t-~；双光路；光学设计1透射式能见度仪实际上，这一关系还受大气状况影响。从外表看雾为白色，霾为蓝色。雾天的测蕈，对其工作波长都没有依赖性。当天气由霾变雾时，透射式能见度仪器主要是通过对通过仪器的大气光辐射的透射量并非渐变而

2、是突变时，突变点出现在消光系数为4km一1条件下。存雾天，进行测量，以得到能见度的相关数据。其可以进步一分为“双端”透当消光系数高于4km一1时，消光系数不随波长变化。射式和“单端透射式两种。运行在88Ohm波长上的散射能见度仪，角度和相位两种函数对1．1双端透射式能见度仪波长的依赖方向相反，一函数随波长增大，一函数随波长减小，数双端透射式能见度仪器其构成部分为：发生器和接收器，以及相值接近抵消，因此，在雾状态下校准的仪器可在霾状态下使用。对关处理器件。发射器和接收器位于基线的不同端口，通过发射器的光于

3、运行在550nm波长上的散射能见度仪，其工作波谱与可见光谱透脉冲发射，在接收端口进行接收到的衰减后的的光辐射功率，即可得射仪光谱之间没有差别，角度散射函数在总散射系数中的部分将保大气透射比。透射式能见度仪的探测误差与基线长度的设定币u透射比持不变，但相位函数由雾到霾发生跳变，测得的消光系数会比真值误差相关，其中，透射比探测误差又与发射器光源强度标定误差、发更大，从而导致使用可见光谱工作的散射能见度仪在霾状态下的能射器和接收器透镜脏污程度有关。见度测量结果偏低。双端透射式能见度仪常被用于机场能见度测晕。小

4、犁飞机场使用对其散射能见度仪的采样体积定义为：发射器发射光束椎体与接的透射式能见度仪，可在重霾和浓雾天气条件下精确测鲢大气能见距收光束椎体的相贯体。采样体在包含发射器与接收器光轴内的投影为离。典型的小型机场，允许透射式能见度仪具有lOOm左右的基线长度，一四边形，在通过两光轴交点的铅垂面内的截面投影为卵圆形。因此安装在小型机场的透射型能见度仪，其能见度有效范围为50m到21前向散射能见度仪2000m。这一能见度范围仅相应于薄雾和重霾两种天气条件，更高能前向散射能见度仪是应用最为普遍的一种能见度测鞋仪器，

5、前向见度条件下的测罩结果误差较大。散射能见度仪只测量某角度上的散射系数，并按实验得出的比例系数双端透射式能见度仪的缺点是：第一，发射器与接收器安装不为ft算能见度。一体，现场调校准比较困难；第二，受大气样本基线长度限制，测鼠前向散射能见度接收器光轴与发射器光轴相交的锐角被定义为前范围比较小。有时，为了加大测黾范围，不得不同时设置两个长度不向散射能见度仪的工作角度。气溶胶散射，在不同方向上具有不同的同的基线。散射光强，由小到大依次为前向、后向和侧向。12单端透射式能见度仪不管采用任何角度，都应找出角散射系

6、数与总散射系数见的量值单端透射式能见度仪，发射器和接收器是一体化的，和被测大气比例关系。比例系数多用实验方法求得。样本的水平气柱在同一端，反射器则在基线的另一端。前向散射能见度仪，可采用单发射器和单接收器方案，如图也可发射器发出的的探照光辐射被分成两束：一束透过大气样本射向以用双发射器和双接收器方案，双发双收具有更高的测量精度，但构反射器，被反射器反射后，在反向透过大气样本进行入接收器；另一造更为复杂。束光则直接进入接收器，作为光辐射初始功率的参考基准。两路光信前向散射能见度仪其优点为：(1)前向散射能

7、见度采用发、收号，被位于接收器光轴上的光电器件所探测。比较测得的两束回返信光辐射量的相对测量机理，故不需要频繁标定发射；(2)镜头脏污号，即可确定大气透射比。但是，在用仪器测龟大气能见度的方法中，对测量结果影响较小；(3)结构紧凑、调整容易。只有透射式能见度仪可以不对大气做“均匀”假设而直接探测大气消其缺点为：(1)样本体积小。但可以加大测量次数，并取多次光系数或大气透过率。测量数据平均值，可以一定程度上弥补这一缺点；(2)一定角度方2散射式能见度仪向上的散射系数，比例缩放后代表立体散射系数，数据不可靠

8、。22后向散射能见度仪散射式能见度仪的测量精度与其基线长度有关，为了保证较高测前向散射能见度仪只测最某角度上的散射系数，并接实验得出的精度，要求较长基线。现存机场用的透射式能见度仪的基线长度一比例系数，将角度散射系数缩放成总散射系数计算能见度。如果希望般都在50m以上，且中问的光路不允许遮挡，故其占用面积较大。散增大被采样的大气样本体积，可采用后向散射能见度仪。射式能见度仪器，是发射与接受共体的设备，安装方便，占用面积小，后向能见度仪的特点