散射式无线能见度仪设计.pdf

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1、2016年第35卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)121DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)01--0121-03散射式无线能见度仪设计唐慧强，张耀(南京信息工程大学信息与控制学院。江苏南京210044)摘要：设计了一种前向散射式高精度能见度仪。该能见度仪接收端采用光电传感器BPV10，将发射光在空气中的散射信号，并经过放大、滤波和A／D转换取得数字信号。系统采用TMS320X2812以提高系统终端数据处理速度，采用CC25

2、30实现无线数据传输。实验结果表明：该系统精度高、使用维护方便，能够较好满足气象站的观测要求。关键词：能见度；散射信号；A／D转换；CC2530中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1000--9787(2016)01-0121-03DesignofwirelessscatteringvisibilitymeterTANGHui—qiang，ZHANGYao(SchoolofInformation&Control，NanjingUniversityofInformationScience&Technol

3、ogy，Nanjing210044，China)Abstract：Ahighprecisionvisibilitymeterbasedonforwardscatteringisdesignedbyusingphotoelectricsensor．ThereceiverofvisibilitymeteradoptsphotoelectricsensorBPVIO，receivelightscatteringsignalsinair，afteramplifying，filteringandA／Dconversion

4、toobtaindigitalsigna1．ThesystemusesTMS320X2812，inordertoimprovedataprocessingspeedofsystemterminals，wirelessdatatransmissionisrealizedbyusingCC2530．Experimentalresultsshowthatthesystemhasadvantageofhigh—precision，easymaintenance，andcanmeetrequirementsofmeteo

5、rologicalobservations．Keywords：visibility；scatteringsignal；A／Dconversion；CC25300引言1能见度检测原理大气能见度是气象观测的重要要素之一，对环境保护、散射式能见度仪是通过直接测量一个小的采样体积的交通运输等都有着重大影响。随着全球大气污染日益散射光强来计算大气消光系数。散射式能见度测量方法是严重，作为空气质量的直接表征，能见度日益引起人们的关基于大气是匀质的、大气衰减系数or等于大气中颗粒的散注，不少地区和国家都把它作为空气污染的指标

6、之一。近射系数、测量光强正比于散射仪的散射系数这三个假年来，雾霾天气的频繁出现，人们越来越需要一种能进行实设。。]。前向散射能见度仪可采用透射式散射能见度计算时监测，高精度的能见度仪。公式，用被测的散射系数代替大气的消光系数。能见度可目前，国内市场上较为普遍的能见度仪主要是透射式、表示为1l散射式和摄像式]。透射式是依据光辐射在大气传输过：n．(1)S程中的透射率，换算大气消光系数，由于安装严格，基线长，式中V为气象能见度，为大气消光系数，8为观测员的主要用于机场等场所，而没有被广泛使用；散射式能见度仪视觉感阈

7、(取0．05)，C为目标特性系数(黑体目标C=通过检测光被大气粒子散射的状况来反演大气消光系数，1)]。设目标为黑色物体，近似为黑体，则简化为并取得能见度值；摄像式能见度仪是通过图像处理技术识2．996：一：一：——．f2)别检测目标来获取能见度值。Er本文设计了一种无线前向散射式能见度仪，具有安装因此，只要测量出大气的消光系数，就能反演出能见度简便，精度高，易于实时观测等特点。的值。收稿日期：2015-03—16基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项项目(2012YQ170003-5)122传感器与微系统第3

8、5卷2电路硬件设计频率为10kHz，占空比为50％的方波信号。通过图3的2．1前向散射能见度仪的整体结构设计OPA357构成的电压／电流转换电路，可提供100mA的恒流前向散射能见度仪的光路如图l所示。输出，可以直接驱动发光二极管。R2图1前向散射能见度仪的光路图Fig1Lightpathdiagramofforwardscattervisibilityinstrument‘jNI)前