CN101661155A - 大气能见度仪的定标系统及其定标方法 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种快捷、方便和准确的对能见度仪定标的系统。大气能见度仪的定标系统，包括渐变率光衰减镜头，所述渐变率光衰减镜头置于能见度仪的发射端与接收端之间的光路通道上，所述渐变率光衰减镜头、发射端和接收端置于洁净的大气空间中。本发明充分考虑到环境、温度、天气变化等诸多影响，能简便、快捷地对能见度仪定标；采用本发明的系统定标一台能见度仪，一般只需要4－8小时；本发明的系统能耗小、无环境污染，操作、控制便捷；杜绝了人为和天气、环境、温度、湿度、时间等诸多因素对能见度仪定标所带来的困难，能科学、客观、快捷地对各种类型的能见度仪作出标定。

Description

大气能见度仪的定标系统及其定标方法

技术领域

本发明涉及一种大气能见度仪的定标系统及其定标方法。

背景技术

二十世纪八十年代以来，随着光电子技术的迅猛发展，推动了自动气象、交通气象、航空、水文、森林、机场等气象监测的发展，相应的监测系统和产品也应运而生，各种能见度仪大量提供实际应用。

目前研制和生产的能见度仪主要有透射型、散射型、摄像型、激光雷达等。至目前为止，公知的国内外研制和生产的能见度仪还没有简捷、便利的定标系统或装置。目前一般采用在自然环境中，由人去操作几个被测点的距离，并分为几个阶梯，如：1000米、3000米、5000米等，用这种方法去先标定一母机，再由这台母机去标定下一个机、再下一个机、、、、、这也就是通常所说的“传递法”。但传递法所带来的误差是多方面的，如：人的主观性；目标本身的光学特性；目标距离的方向性；天气变化原因；空气中的温度、湿度、风、烟、尘等，并且还存在定标时间长等缺点，一般花费时间以十天为计，这些都给能见度仪的定标造成极大的困难，在这种方式下所标定的能见度仪，其精确度的误差是可想而知的，其可信度也必然是大打折扣，从而给研制和生产能见度仪造成很大的麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快捷、方便和准确的对大气能见度仪定标的系统。

本发明还要提供一种对大气能见度仪定标的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：渐变率光衰减镜头，包括镜头，所述镜头模拟大气光衰减率制作。

进一步的，所述镜头模拟不同的大气条件下对光的散射或吸收的衰减而制作。

进一步的，所述镜头是模拟大气光衰减率分段制作出的一组镜头。

大气能见度仪的定标系统，采用上述的渐变率光衰减镜头，所述渐变率光衰减镜头置于能见度仪的发射端与接收端之间的光路通道上，所述渐变率光衰减镜头、发射端和接收端置于洁净的大气空间中。

进一步的，所述洁净的大气空间的洁净度在1万级以上。

进一步的，所述洁净的大气空间是用洁净化度处理设备进行洁净化处理过的洁净工作间。

进一步的，所述洁净的大气空间包括2个洁净间和密闭管道，所述发射端与接收端分别置于2个洁净间内，所述密闭管道与2个洁净间相通并密闭连接，所述2个洁净间和密闭管道采用洁净化度处理设备进行洁净化处理。

大气能见度仪的定标方法，该方法包括以下步骤：1)模拟大气光衰减率制作渐变率光衰减镜头；2)将所述渐变率光衰减镜头置于能见度仪的发射端与接收端之间的光路通道上，所述渐变率光衰减镜头、发射端和接收端置于洁净的大气空间中；3)更换不同的渐变率光衰减镜头并调试能见度仪定标系数，以与实际大气环境中的能见度相符。

本发明的有益效果是：本发明依据能见度的基本光学原理及Bouguer(波格)消光定律，充分考虑到环境、温度、天气变化等诸多影响，能简便、快捷地对能见度仪定标，采用本发明的系统定标一台能见度仪，一般只需要4-8小时，本发明的系统对能见度仪的研制和生产提供了产率、质量、精度的有力保证，本发明的系统能耗小、无环境污染，操作、控制便捷，杜绝了人为和天气、环境、温度、湿度、时间等诸多因素对能见度仪定标所带来的困难，能科学、客观、快捷地对各种类型的能见度仪作出标定。

附图说明

图1是采用透射法测量消光系数的示意图。

图2是本发明的示意图。

图3是本发明的另一种形式的示意图。

具体实施方式

在大气中，光的衰减主要是由散射和吸收引起。在可见光波段，吸收作用可以忽略，而经由大气中粒子产生的散射现象是构成能见度降低的主要因素，因此在工程上消光系数和散射系数是可视为相等的。

测量能见度的基本原理就是由仪器测量出消光系数δ，再根据KoschM：eder(科斯奇曼)定律导出的r＝-lnξ/δ，计算出大气能见度和气象光学视程。

Bouguer消光定律为：

I＝I_oexp(-δL)         (1)

其中：δ为消光系数；I_o为入射光强度；I为透射光强度；L为光路长度。

采用透射法测量消光系数的示意图如图1所示，是基于在不同特性的大气中传输时发生的透过率的变化，通过测量光源1的发射光I_o经过光路L衰减后接收器2接收到的I值来计算消光系数δ。

因此上述(1)式可为：

δ＝-lnI/I_o/L    (2)

散射型能见度仪的消光系数δ是由大气溶胶和分子的散射和吸收作用而造成的光的衰减，所以，δ等于散射系数b与吸收系数C之和：

δ＝b+c    (3)

通常情况下，大气对光的吸收远小于对光的散射，因此，当光程有限时，可忽略大气对光的吸收。故通过测量有限体积空气对光的散射系数b来估算大气的消光系数δ。所以，当C＝0时，δ＝b，就可套用上述(2)式δ＝-lnI/I_o/L。

本发明的定标系统必须使用一套模拟大气光衰减率的渐变率光衰减镜头4，该渐变率光衰减镜头4可以模拟不同的大气条件下对光的散射或吸收的衰减而制作。在对能见度仪进行定标时，将上述渐变率光衰减镜头4置于需要定标的能见度仪的发射端3与接收端6之间的光路通道上，更换不同的渐变率光衰减镜头4并调试能见度仪定标系数，以与实际大气环境中的能见度相符。上述能见度仪的发射端3与接收端6及光路通道都设置在洁净工作间5内，如图2所示。

上述发射端3与接收端6可以置于两端的测量台上，上述渐变率光衰减镜头4可以模拟大气光衰减率分段制作出一组镜头，还可根据不同类型的能见度仪，制作不同的渐变率光衰减镜头，渐变率光衰减镜头4也可根据光学要求选择不同的光学材料。

上述洁净工作间5可以采用通常的洁净间，一般采用10平方米左右即可。

在对能见度仪进行定标前，用洁净化度处理设备先对洁净工作间5进行洁净化处理，当洁净工作间5达到定标环境的测试要求后，再对需要定标的能见度仪进行定标，上述洁净工作间5的洁净度需在1万级以上。

对能见度仪的定标测量，关键是测量平行光束通过大气取样厚度L的衰减率。在洁净度越高的空气环境中光强的衰减率越小，其能见度的测量值越大。我们可将系统的洁净度达到某一个程度，以使F＝F_o(F为接收端的光功率；F_o为发射端的光功率)。这样该系统就可以完全、可靠地提供常规的能见度仪的定标测量。

本发明只要置于洁净的大气空间中，再加上一组渐变率光衰减镜头4就可以实现本发明的目的。本发明还可将发射端3与接收端6分别置于2个洁净间8内，光路通道采用一段密闭管道7，与2个洁净间8相通并密闭连接，如图3所示，定标前将2个洁净间8和密闭管道7采用洁净化度处理设备进行洁净化处理，再对需要定标的能见度仪进行定标，这样的结构设计会更加节省空间，因为该2个洁净间8可以很小，只要能将发射端3与接收端6放下即可。

Claims (8)

1.渐变率光衰减镜头，包括镜头，其特征在于：所述镜头模拟大气光衰减率制作。

2.如权利要求1所述的渐变率光衰减镜头，其特征在于：所述镜头模拟不同的大气条件下对光的散射或吸收的衰减而制作。

3.如权利要求1所述的渐变率光衰减镜头，其特征在于：所述镜头是模拟大气光衰减率分段制作出的一组镜头。

4.大气能见度仪的定标系统，其特征在于：采用权利要求1所述的渐变率光衰减镜头(4)，所述渐变率光衰减镜头(4)置于能见度仪的发射端(3)与接收端(6)之间的光路通道上，所述渐变率光衰减镜头(4)、发射端(3)和接收端(6)置于洁净的大气空间中。

5.如权利要求4所述的大气能见度仪的定标系统，其特征在于：所述洁净的大气空间的洁净度在1万级以上。

6.如权利要求4所述的大气能见度仪的定标系统，其特征在于：所述洁净的大气空间是用洁净化度处理设备进行洁净化处理过的洁净工作间(5)。

7.如权利要求4所述的大气能见度仪的定标系统，其特征在于：所述洁净的大气空间包括2个洁净间(8)和密闭管道(7)，所述发射端(3)与接收端(6)分别置于2个洁净间(8)内，所述密闭管道(7)与2个洁净间(8)相通并密闭连接，所述2个洁净间(8)和密闭管道(7)采用洁净化度处理设备进行洁净化处理。

8.大气能见度仪的定标方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)模拟大气光衰减率制作渐变率光衰减镜头(4)；2)将所述渐变率光衰减镜头(4)置于能见度仪的发射端(3)与接收端(6)之间的光路通道上，所述渐变率光衰减镜头(4)、发射端(3)和接收端(6)置于洁净的大气空间中；3)更换不同的渐变率光衰减镜头(4)并调试能见度仪定标系数，以与实际大气环境中的能见度相符。

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