CN103149605B - 一种激光雨滴谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光雨滴谱仪，包括：激光发射器、激光接收器以及处理模块；所述激光发射器和激光接收器之间间隔预设距离；激光发射器用于发射激光；激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块；处理模块用于根据接收到的电信号判断所述激光接收器接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径；所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。可知，本发明中利用激光实现了自动测量雨滴谱，减少了人工参与，提高了测量效率。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备领域，尤其是涉及一种激光雨滴谱仪。
背景技术
雨滴谱是指在单位体积内雨滴大小的分布。雨滴谱观测是云降水物理学研究的重要内容之一，通过雨滴谱可以计算各种降水物理参量(如粒子数密度、雨水含量、雨强和雷达反射率因子)以及雨滴对微波的衰减、建立雷达反射率因子和降水强度之间的经验关系等。
传统的测量雨滴谱的方法主要有滤纸色斑法、动力学法、面粉球法、快速摄影法和浸润法等。这些传统的方法都需要大量的人工参与，无法完成对雨滴谱的自动测量，因此测量效率很低。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种激光雨滴谱仪，以实现能够自动测量雨滴谱，从而减少人工参与，提供测量效率。
为此，本发明解决技术问题的技术方案是：
本发明提供了一种激光雨滴谱仪，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器、激光接收器以及处理模块；所述激光发射器和激光接收器之间间隔预设距离；
所述激光发射器用于发射激光；
所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至所述处理模块；
所述处理模块用于根据接收到的电信号判断所述激光接收器接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径；
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。
优选地，所述激光发射器发射的激光全部被所述激光接收器接收，所述激光发射器发射的是平行激光束；
则计算出的雨滴直径其中，ΔP为所述基准强度与所述激光接收器接收到的激光强度之差，P1为所述基准强度，r为所述激光发射器发射的平行激光束的宽度。
优选地，所述处理模块在计算雨滴直径时还用于循环判断所述激光接收器接收的激光强度是否等于基准强度，直至判断结果为是，则根据所述接收到的电信号计算雨滴速度。
优选地，所述激光发射器发射的是周期性脉冲平行激光束；
所述处理模块在计算雨滴直径时还用于记录激光接收器接收到的脉冲个数；
所述处理模块计算出的雨滴速度为其中，f为所述周期性脉冲平行激光束的频率，l为所述处理模块根据所述接收到的电信号判断的所述激光接收器接收到的与基准强度相比的下降幅度大于预设幅值的连续激光脉冲的个数。
优选地，所述处理模块还用于根据测量到雨滴直径和雨滴速度计算降水量、降雨强度、降水能见度和雷达反射率中的一种或多种参数。
优选地，所述处理模块还用于记录预设组数目的激光接收器接收到的峰值激光强度，并将记录的预设值数目的峰值激光强度的平均值作为基准强度。
优选地，所述激光雨滴谱仪还包括加热模块；
所述加热模块用于对所述激光发射器和激光接收器进行加热。
优选地，所述激光雨滴谱仪还包括多个防雨模块；各个防雨模块的顶部为尖端形状，并且所述多个防雨模块分别设置于所述激光雨滴谱仪的激光发射器、激光接收器和处理模块的顶部。
优选地，所述激光雨滴谱仪还包括安装预埋件；所述安装预埋件用于设置于地下，以固定所述激光雨滴谱仪。
优选地，所述处理模块还用于计算单位时间内雨滴数量。
通过上述技术方案可知，在本发明中通过激光发射器发射激光，并且在激光发射器和激光接收器之间间隔预设距离，当雨滴掉落在激光发射器和激光接收器之间，也就是阻挡了激光发射器发给激光接收器的激光时，则会使得激光接收器接收到的激光强度发生突变式下降，即与基准强度相比下降幅度大于预设幅值，此时处理模块根据激光接收器接收到的激光强度转换成的电信号、激光接收器接收的激光尺寸和基准强度计算出雨滴直径。因此，本发明中利用激光实现了自动测量雨滴谱，减少了人工参与，提高了测量效率。
附图说明
图1为本发明提供的激光雨滴谱仪的一具体实施例的结构示意图；
图2为一平行激光束的示意图；
图3为一种防雨模块的示意图；
图4为一种支撑杆的示意图；
图5为本发明提供的激光雨滴谱仪的另一具体实施例的结构示意图；
图6为本发明提供的激光雨滴谱仪的另一具体实施例的结构示意图；
图7为本发明提供的激光雨滴谱仪的另一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供了激光雨滴谱仪的一具体实施例，在本实施例中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器101、激光接收器102以及处理模块103；激光发射器101和激光接收器102之间间隔预设距离。这里，激光发射器101与激光接收器102之间的激光区域为接收测量的雨滴的区域。
激光发射器101用于发射激光。激光接收器102用于接收所述激光发射器101发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块103。激光发射器优选的方式是与激光接收器正对着，以使得激光接收器接收到的激光强度最大。
处理模块103用于根据接收到的电信号判断激光接收器102接收的激光强度是否发生突变式下降，即判断激光接收器102接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收到的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径。
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。基准强度为用于表征激光发射器和激光接收器之间是否存在障碍物的激光接收器接收到的激光强度的边界值。也就是说，当激光接收器102接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度大于预设幅值时，则判断激光发射器和激光接收器之间有障碍物并且该障碍物阻挡了激光接收器接收的激光的强度。
在本实施例中，处理模块则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径具体为处理模块根据所述接收到的电信号计算出激光接收器接收的激光强度，利用接收的激光强度的差值，即激光因障碍物的存在而减弱的光强，与基准强度的比值，等于障碍物的尺寸(例如雨滴的直径)与激光接收器接收的激光的尺寸的比值这一关系计算雨滴直径。
通过上述技术方案可知，在本实施例中通过激光发射器101发射激光，并且在激光发射器101和激光接收器102之间间隔预设距离，当雨滴掉落在激光发射器101和激光接收器102之间，也就是阻挡了激光发射器101发给激光接收器102的激光时，则会使得激光接收器102接收到的激光强度发生突变式下级，即与基准强度相比下降幅值大于预设幅度，此时处理模块103根据激光接收器102接收到的激光强度转换成的电信号、激光接收器102接收的激光尺寸和基准强度计算出雨滴直径。因此，本发明中利用激光实现了自动测量雨滴谱，减少了人工参与，提高了测量效率。
在本实施例中，一种优选的方案是激光发射器发射的激光全部被激光接收器所接收，也就是说激光接收器接收的激光的尺寸即为激光发射器发射的激光尺寸。如图2所示，当激光发射器101发射的激光为平行激光束时，则近似有因此处理器103计算出的雨滴直径d可以为其中、，ΔP为所述基准强度与所述激光接收器接收到的激光强度之差，P1为所述基准强度，r为所述激光发射器发射的平行激光束的宽度。
在本实施例中，当雨滴落入激光区域以后，会产生一个突变式的激光强度削弱，即激光接收器102接收的激光与基准相比的下降幅度大于预设幅值，而当激光区域没有任何障碍物时，激光接收器接收的激光为峰值数据，因此，可以根据该特点实时的对基准强度进行替换，具体为处理模块103还用于记录预设组数目的激光接收器接收的峰值激光强度，并将记录的预设值数目的峰值激光强度的平均值作为基准强度。当第一个参考基准确立以后，可以仍然继续记录峰值数据，实时动态替换原有的参考基准。这样即使由于自然界渐变的自然光，以及逐渐附着的灰尘对激光接收器接收的激光强度产生削弱影响时，实时动态替换的基准强度保证了测量雨滴的精确度。
本实施例中的激光雨滴谱仪通常用于室外，因此会受到风雨雷电等环境因素的影响，为了保证激光雨滴谱仪能在环境恶劣的天气下正常使用，以及使得激光雨滴谱仪延长使用寿命，因此可以通过几种方式克服环境因素的影响。
为了保护激光雨滴谱仪不受雨水的侵蚀，激光雨滴谱仪还可包括多个防雨模块，各个防雨模块的顶部为尖端形状，以使得雨水不会堆积，并且所述多个防雨模块分别设置于所述激光雨滴谱仪的激光发射器、激光接收器和处理模块的顶部，以分别保护激光雨滴谱仪的激光发射器、激光接收器和处理模块不受到雨水的侵蚀。值得注意的是，防雨模块不能将激光发射器与激光接收器之间的激光区域遮盖住，否则无法正常测量雨滴谱。图3为优选地防雨模块的示意图，图3中示出两个防雨模块，其中一个防雨模块设置于激光发射器的顶部，另一个防雨模块设置于激光接收器和处理模块的顶部，两个防雨模块被三角架支撑，此时激光雨滴谱仪还可以包括支撑件，所述支撑件对三角架起到支撑作用，支撑件可以如图4所示。
当激光雨滴谱仪所处的环境风速过大时，可能会使得激光雨滴谱仪产生摇摆从而对测量的雨滴谱的准确性产生影响，甚至会使得激光雨滴谱仪损坏。为了克服这个问题，激光雨滴谱仪还可以包括安装预埋件，所述安装预埋件用于设置于地下，以固定所述激光雨滴谱仪。可以看出这里通过安装预埋件克服风速过大对激光雨滴谱仪的影响。实际上，本实施例中还可以通过埋地电缆保证激光雨滴谱仪的电缆线不会受到雨水和风速的影响，以及通过设置防雷器防止雷电对激光雨滴谱仪的损坏。
还有一点值得说明的是，由于激光发射器通常只能工作在-10℃至55℃之间，当周围环境的温度低于-10℃时，激光发射器不能正常工作。因此本发明还提供了一具体实施例，使得激光雨滴谱仪能够用于低温的环境下。
请参阅图5，本发明还提供了激光雨滴谱仪的另一具体实施例，在本实施例中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器101、激光接收器102、处理模块103和加热模块501。激光发射器101和激光接收器102之间间隔预设距离。这里，激光发射器101与激光接收器102之间的激光区域为接收测量的雨滴的区域。
激光发射器101用于发射激光。
激光接收器102用于接收所述激光发射器101发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块103。
处理模块103用于根据接收到的电信号判断激光接收器102接收的激光强度是否发生突变式下降，即判断激光接收器102接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收的激光的尺寸和基准强度计算雨滴直径。
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。
加热模块501用于对所述激光发射器101和激光接收器102进行加热，以使得激光发射器101和激光接收器102能够在低温环境下正常工作。
在本实施例中，激光雨滴谱仪还可以包括温度测量模块，温度测量模块实时测量环境温度并将测量的温度值发送至处理模块，处理模块根据接收到的温度值判断是开启或关闭加热模块，具体可以为处理模块判断接收到的温度值是否低于激光发射器或激光接收器的最低温度值，如果是，则开启加热模块，如果否，则关闭加热模块。
在本发明提供的任一激光雨滴谱仪的实施例中，处理模块除了可以用于测量雨滴的尺寸外，还可以计算单位时间内雨滴的数量，具体为处理模块还用于计算单位时间内激光接收器接收的激光强度与基准强度相比下降幅度大于预设幅值的次数，该次数即为单位时间内雨滴的数量。
发明人根据对现有技术的研究发现，现有技术中的激光雨滴谱仪只能够对雨滴的尺寸和数量进行测量，并不能够对雨滴的速度也实时的进行测量。因此发明人还提供了能够同时测量雨滴的尺寸和速度的激光雨滴谱仪。具体为处理模块在计算雨滴直径时还用于循环判断所述激光接收器接收的激光强度是否等于基准强度，直至判断结果为是，此时说明雨滴已经穿过激光区域，则根据转换后的电信号计算雨滴速度，具体计算时可以是通过雨滴穿过激光区域所用的时间和穿过的激光区域的长度来进行计算。下面通过一个实施例说明一个具体例子。
请参阅图6，本发明还提供了激光雨滴谱仪的另一具体实施例，在本实施例中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器601、激光接收器602以及处理模块603。激光发射器601和激光接收器602之间间隔预设距离。这里，激光发射器601与激光接收器602之间的激光区域为接收测量的雨滴的区域。
激光发射器601为用于发射周期性脉冲平行激光束，其中周期性脉冲平行激光束的频率为f，厚度很薄。需要说明的是，当激光发射器为周期性脉冲激光时，当频率f过小时，可能会使得多个雨滴被探测成同一个雨滴，从而对测量的雨滴直径产生影响，因此频率f越大，测量的雨滴尺寸精度越高。此外，还可以由处理模块控制激光发射器的发射的脉冲激光的周期。
激光接收器602用于接收所述激光发射器601发射的周期性脉冲激光，并将接收到激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至处理模块103。
处理模块603用于根据所述接收到的电信号判断激光接收器602接收的激光强度是否发生突变式下降，即判断激光接收器602接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则说明此时激光区域有障碍物穿过，此时根据所述接收到的电信号、激光接收器器接收的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径，并且记录脉冲个数，以及循环执行判断激光接收器接收的激光强度是否等于或接近基准强度，或者循环执行判断激光接收器接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否小于预设幅值，直至判断结果为是，此时说明雨滴已经完全穿过激光区域，此时计算雨滴速度。计算雨滴速度时根据雨滴穿过激光区域的长度和时间，由于激光发射器601发射的周期性脉冲平行激光束很薄，因此激光区域的长度可以近似为计算出的雨滴直径d，雨滴穿过激光区域的时间其中f为所述周期性脉冲激光的频率，l为所述处理模块603根据所述接收到的电信号判断的所述激光接收器602接收到的与基准强度相比的下降幅度大于预设幅值的连续激光脉冲的个数，这里l必须为连续的激光脉冲的个数，因为连续的激光脉冲的个数表征的是同一雨滴穿过激光区域时阻挡的激光脉冲的数量。因此，计算出的雨滴速度为
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。
在本实施例中，所述处理模块还可以用于根据测量到雨滴直径和雨滴速度计算降水量、降雨强度、降水能见度和雷达反射率中的一种或多种参数。
请参阅图7，本发明还提供了激光雨滴谱仪的一优选的实施例。在本实施例中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器701、激光接收器702、放大器703、带有D S P功能的ARM处理器704和加热模块705。其中带有DSP功能的ARM处理器704包括控制单元7041、AD采样器7042和信号处理单元7043。
激光发射器701和激光接收器702之间间隔预设距离并且正对，即激光发射器701发射的激光全部被激光接收器702接收。这里，激光发射器701与激光接收器702之间的区域为接收测量的雨滴的区域。
激光发射器701用于发射周期脉冲平行激光束，该激光束的波长为660nm，输出功率为310μW，光束有效宽度为30mm，激光区域面积63cm2，频率为40kHz，该激光发射器发射的激光的频率可以由控制单元7041进行调节。
激光接收器702用于接收激光发射器701发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至放大器703。
放大器703将接收到的电信号进行放大后，发送至ARM处理器704中的AD采样器7042。
AD采样器7042将接收到的放大后的电信号进行AD采样，将采样后的信号发送至信号处理单元7043。
信号处理单元7043根据接收到的电信号判断判断激光接收器702接收的激光强度是否发生突变式下降，即判断激光接收器702接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则计算雨滴直径为Δ{为所述基准强度与所述激光接收器接收到的激光强度之差，P1为所述基准强度，如果否，则根据接收到的电信号记录128组峰值激光强度，并将记录的128组峰值激光强度的平均值作为基准强度。当第一个参考基准确立以后，可以仍然继续记录峰值数据，实时动态替换原有的参考基准。这样即使由于自然界渐变的自然光，以及逐渐附着的灰尘对激光接收器接收的激光强度产生削弱影响时，实时动态替换的基准强度保证了测量雨滴的精确度。
信号处理单元7043还用于当判断激光接收器702接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值的判断结果为是时，记录脉冲个数，以及循环执行判断激光接收器702接收的激光强度是否等于或接近基准强度，直至判断结果为是，此时计算雨滴速度为l为所述信号处理单元7043根据所述接收到的电信号判断的所述激光接收器702接收到的与基准强度相比的下降幅度大于预设幅值的连续激光脉冲的个数。
信号处理单元7043还用于输出计算的雨滴直径、单位时间内的雨滴个数以及雨滴速度。信号处理单元7043还可以通过RS422将计算出的数据进行通讯传输。或者还可以连接外部GPRS电路，将信号处理单元计算后的数据传输出去。
控制单元7041用于根据环境温度控制加热模块开启或关闭。
所述加热模块705用于开启时对激光发射器701和激光接收器702进行加热。
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度。
在本实施例中的对雨滴直径的测量范围为0.1-30mm，如表1所示，可以将测得的雨滴直径分为64个等级。
表1
| 级别 | 起点(mm) | 级宽(mm) | 范围(mm) | 级别 | 起点(mm) | 级宽(mm) | 范围(mm) |
| 1 | 0 | 0.125 | 0-0.125 | 33 | 6 | 0.5 | 6.0-6.5 |
| 2 | 0.125 | 0.125 | 0.125-0.25 | 34 | 6.5 | 0.5 | 6.5-7.0 |
| 3 | 0.25 | 0.125 | 0.25-0.375 | 35 | 7 | 0.5 | 7.0-7.5 |
| 4 | 0.375 | 0.125 | 0.375-0.5 | 36 | 7.5 | 0.5 | 7.5-8.0 |
| 5 | 0.5 | 0.125 | 0.5-0.625 | 37 | 8 | 0.5 | 8.0-8.5 |
| 6 | 0.625 | 0.125 | 0.625-0.75 | 38 | 8.5 | 0.5 | 8.5-9.0 |
| 7 | 0.75 | 0.125 | 0.75-0.875 | 39 | 9 | 0.5 | 9.0-9.5 |
| 8 | 0.875 | 0.125 | 0.875-1.0 | 40 | 9.5 | 0.5 | 9.5-10.0 |
| 9 | 1 | 0.125 | 1.0-1.125 | 41 | 10 | 0.5 | 10.0-10.5 |
| 10 | 1.125 | 0.125 | 1.125-1.25 | 42 | 10.5 | 0.5 | 10.5-11.0 |
| 11 | 1.25 | 0.125 | 1.25-1.375 | 43 | 11 | 0.5 | 11.0-11.5 |
| 12 | 1.375 | 0.125 | 1.375-1.5 | 44 | 11.5 | 0.5 | 11.5-12.0 |
| 13 | 1.5 | 0.125 | 1.5-1.625 | 45 | 12 | 0.5 | 12.0-12.5 |
| 14 | 1.625 | 0.125 | 1.625-1.75 | 46 | 12.5 | 0.5 | 12.5-13.0 |
| 15 | 1.75 | 0.125 | 1.75-1.875 | 47 | 13 | 0.5 | 13.0-13.5 |
| 16 | 1.875 | 0.125 | 1.875-2.0 | 48 | 13.5 | 0.5 | 13.5-14.0 |
| 17 | 2 | 0.25 | 2.0-2.25 | 49 | 14 | 1 | 14-15 |
| 18 | 2.25 | 0.25 | 2.25-2.5 | 50 | 15 | 1 | 15-16 |
| 19 | 2.5 | 0.25 | 2.5-2.75 | 51 | 16 | 1 | 16-17 |
| 20 | 2.75 | 0.25 | 2.75-3.0 | 52 | 17 | 1 | 17-18 |
| 21 | 3 | 0.25 | 3.0-3.25 | 53 | 18 | 1 | 18-19 |
| 22 | 3.25 | 0.25 | 3.25-3.5 | 54 | 19 | 1 | 19-20 |
| 23 | 3.5 | 0.25 | 3.5-3.75 | 55 | 20 | 1 | 20-21 |
| 24 | 3.75 | 0.25 | 3.75-4.0 | 56 | 21 | 1 | 21-22 |
| 25 | 4 | 0.25 | 4.0-4.25 | 57 | 22 | 1 | 22-23 |
| 26 | 4.25 | 0.25 | 4.25-4.5 | 58 | 23 | 1 | 23-24 |
| 27 | 4.5 | 0.25 | 4.5-4.75 | 59 | 24 | 1 | 24-25 |
| 28 | 4.75 | 0.25 | 4.75-5.0 | 60 | 25 | 1 | 25-26 |
| 29 | 5 | 0.25 | 5.0-5.25 | 61 | 26 | 1 | 26-27 |
| 30 | 5.25 | 0.25 | 5.25-5.5 | 62 | 27 | 1 | 27-28 |
| 31 | 5.5 | 0.25 | 5.5-5.75 | 63 | 28 | 1 | 28-29 |
| 32 | 5.75 | 0.25 | 5.75-6.0 | 64 | 29 | 1 | 29-30 |
在本实施例中的对雨滴速度的测量范围为0.2-20m/s，如表2所示，可以将测得的雨滴速度分为32个等级。并且可以将降水粒子根据直径和速度分成64x32＝2048级。
表2
| 级别 | 起点(m/s) | 级宽(m/s) | 范围(m/s) | 级别 | 起点(m/s) | 级宽(m/s) | 范围(m/s) |
| 1 | 0 | 0.1 | 0-0.1 | 17 | 2.4 | 0.4 | 2.4-2.8 |
| 2 | 0.1 | 0.1 | 0.1-0.2 | 18 | 2.8 | 0.4 | 2.8-3.2 |
| 3 | 0.2 | 0.1 | 0.2-0.3 | 19 | 3.2 | 0.4 | 3.2-3.6 |
| 4 | 0.3 | 0.1 | 0.3-0.4 | 20 | 3.6 | 0.4 | 3.6-4.0 |
| 5 | 0.4 | 0.1 | 0.4-0.5 | 21 | 4 | 0.8 | 4.0-4.8 |
| 6 | 0.5 | 0.1 | 0.5-0.6 | 22 | 4.8 | 0.8 | 4.8-5.6 |
| 7 | 0.6 | 0.1 | 0.6-0.7 | 23 | 5.6 | 0.8 | 5.6-6.4 |
| 8 | 0.7 | 0.1 | 0.7-0.8 | 24 | 6.4 | 0.8 | 6.4-7.2 |
| 9 | 0.8 | 0.1 | 0.8-0.9 | 25 | 7.2 | 0.8 | 7.2-8.0 |
| 10 | 0.9 | 0.1 | 0.9-1.0 | 26 | 8 | 1.6 | 8.0-9.6 |
| 11 | 1 | 0.2 | 1.0-1.2 | 27 | 9.6 | 1.6 | 9.6-11.2 |
| 12 | 1.2 | 0.2 | 1.2-1.4 | 28 | 11.2 | 1.6 | 11.2-12.8 |
| 13 | 1.4 | 0.2 | 1.4-1.6 | 29 | 12.8 | 1.6 | 12.8-14.4 |
| 14 | 1.6 | 0.2 | 1.6-1.8 | 30 | 14.4 | 1.6 | 14.4-16 |
| 15 | 1.8 | 0.2 | 1.8-2.0 | 31 | 16 | 3 | 16-19 |
| 16 | 2 | 0.4 | 2.0-2.4 | 32 | 19 | 3 | 19-22 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射器、激光接收器以及处理模块；所述激光发射器和激光接收器之间间隔预设距离；
所述激光发射器用于发射激光；
所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光，并将接收到的激光进行光电转换，将转换后的电信号发送至所述处理模块；
所述处理模块用于根据接收到的电信号判断所述激光接收器接收的激光强度与基准强度相比的下降幅度是否大于预设幅值，如果是，则根据所述接收到的电信号、激光接收器接收的激光尺寸和基准强度计算雨滴直径；
其中，所述基准强度为所述激光发射器和激光接收器之间没有障碍物时，所述激光接收器接收到的激光强度；
所述激光发射器发射的是周期性脉冲平行激光束；
所述处理模块在计算雨滴直径时还用于记录激光接收器接收到的脉冲个数；
所述处理模块计算出的雨滴速度为其中，f为所述周期性脉冲平行激光束的频率，l为所述处理模块根据所述接收到的电信号判断的所述激光接收器接收到的与基准强度相比的下降幅度大于预设幅值的连续激光脉冲的个数。
2.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光发射器发射的激光全部被所述激光接收器接收，所述激光发射器发射的是平行激光束；
则计算出的雨滴直径其中，ΔP为所述基准强度与所述激光接收器接收到的激光强度之差，P1为所述基准强度，r为所述激光发射器发射的平行激光束的宽度。
3.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述处理模块在计算雨滴直径时还用于循环判断所述激光接收器接收的激光强度是否等于基准强度，直至判断结果为是，则根据所述接收到的电信号计算雨滴速度。
4.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述处理模块还用于根据测量到雨滴直径和雨滴速度计算降水量、降雨强度、降水能见度和雷达反射率中的一种或多种参数。
5.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述处理模块还用于记录预设组数目的激光接收器接收到的峰值激光强度，并将记录的预设值数目的峰值激光强度的平均值作为基准强度。
6.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光雨滴谱仪还包括加热模块；
所述加热模块用于对所述激光发射器和激光接收器进行加热。
7.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光雨滴谱仪还包括多个防雨模块；各个防雨模块的顶部为尖端形状，并且所述多个防雨模块分别设置于所述激光雨滴谱仪的激光发射器、激光接收器和处理模块的顶部。
8.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光雨滴谱仪还包括安装预埋件；所述安装预埋件用于设置于地下，以固定所述激光雨滴谱仪。
9.根据权利要求1所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述处理模块还用于计算单位时间内雨滴数量。
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