CN104237173A - 延长基线长度的透射式能见度仪 - Google Patents

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甘志
刘庆
赵国才
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Abstract

本发明涉及能见度仪。本发明针对现有技术中，基线长度与光路对准难以同时把握的问题，提供一种延长基线长度的透射式能见度仪，包括发射机及接收机，还包括底座及反射装置，所述发射机、接收机及反射装置分别设置于底座上；所述反射装置，用于对发射机发射出的光的进行多次反射，延长测试基线长度。通过利用光的多次放射，有效延长测试基线长度；同时，将传统的两点安装位改为单点安装，将发射机、接收机及反射装置安装在同一底座上，有效的避免光路对准偏移对测试结果的不利影响的效果；另外，反射装置采用空间利用效率最高的圆柱体/外界正多边形，有效的利用空间，减小空间占用面积。适用于透射式能见度仪以及基于透射式原理的衍生仪器，如雾霾检测仪等。

Description

延长基线长度的透射式能见度仪
技术领域
本发明涉及透射式能见度仪,以及基于透射式原理的衍生仪器如雾霾检测仪。
背景技术
透射式能见度仪最符合能见度定义，因而是一种最理想的能见度测量装置。但是由于及其灵敏，极微弱的噪声，温度漂移或者机械位移都影响测试结果。低能见度时这些影响较低，但是高能见度时影响较大，这限制了透射式能见度仪的测量范围，透射式能见度仪表现为低能见度时测量数据准确，高能见度时测量数据发生加大飘移
对这个问题的解决方法首先是降低噪声，提高信噪比。但是信噪比有极限，实际测试发现，需要将信噪比提高到极限附近，才能勉强解决高能见度测量精度问题。但是将信噪比提高到极限附近会导致增加一定的成本。
标准的透射式能见度仪配置，如图1所示，可见当基线(指透射式能见度仪发射机和接收机之间的距离)长度增加时，测量的空气样本变大，相应的测量范围扩大。但是基线也有限制，比如不能超过标准气象观测场地长度等。目前,气象用的透射式能见度仪基线一般是30米,机场用的基线长度有50米和75米的.基线长度增加后，也会导致新的问题：工程实践表明：基线越长，对收发段光路对准的要求越高，收发端机的微弱位移测试结果的影响就越大。所以基线也不是越长越好。
早期的透射式能见度仪为了延长基线提出过一些方案，如图2所示的，反射式透射式方式,可以将基线加倍.但是这种方法在实际应用中很少采用.从我们的经验看,这种反射式设计对光路要求极其严格,由于反光板装在远处的另一个支座上,任何相对位移,反光板加工缺陷等对能见度测量结果都会产生影响。另外，透射式能见度仪面临的另一个挑战来自高速公路的需求，高速公路对能见度测试的需求迫切,但是透射式需要占用较大的场地，在高速公路上应用困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供延长基线长度的透射式能见度仪，以达到有效延长透射式能见度仪基线的方法，同时避免光路对准偏移对测试结果的不利影响的效果。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，延长基线长度的透射式能见度仪，包括发射机及接收机，还包括底座及反射装置，所述发射机、接收机及反射装置分别设置于底座上；
所述反射装置，用于对发射机发射出的光的进行多次反射，延长测试基线长度。
具体的，所述延长基线长度的透射式能见度仪还包括支架，所述发射机及接收机通过支架活动安装在底座上；
所述发射机及接收机分别能够在水平方向及竖直方向活动。
具体的，所述反射装置为圆柱体反射装置。
具体的，所述反射装置为正多边形柱体。
具体的，所述延长基线长度的透射式能见度仪还包括标定装置，所述标定装置设置于底座上。
进一步的，所述标定装置为拍摄装置。包括照相机,摄像头,工业相机等。
具体的，发射光源采用白光。
具体的，发射光源采用激光，光谱在可见光范围内。
本发明的有益效果是，通过利用光的多次放射，有效延长测试基线长度；
同时，将传统的两点安装位改为单点安装，将发射机、接收机及反射装置安装在同一底座上，采用刚性安装，位置相对固定，有效的避免光路对准偏移对测试结果的不利影响的效果；
另外，反射装置采用空间利用效率最高的圆柱体/外接正多边形柱体，有效的利用空间，减小空间占用面积。
附图说明
图1为本发明延长基线长度的透射式能见度仪背景技术中传统能见度仪的结构图；
图2为本发明延长基线长度的透射式能见度仪背景技术中早期的透射式能见度仪的结构图；
图3为本发明延长基线长度的透射式能见度仪在实施例1中的结构图；
图4为本发明延长基线长度的透射式能见度仪在实施例2中的结构图；
图5为本发明延长基线长度的透射式能见度仪在实施例3中的结构图；
图6为本发明延长基线长度的透射式能见度仪在实施例3中的结构剖视图；
图7为本发明延长基线长度的透射式能见度仪在实施例4中的结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详细描述本发明的技术方案：
本发明针对现有技术中，基线长度与光路对准难以同时把握的问题，提供一种延长基线长度的透射式能见度仪，包括发射机及接收机，还包括底座及反射装置，所述发射机、接收机及反射装置分别设置于底座上；所述反射装置，用于对发射机发射出的光的进行多次反射，有效延长测试基线长度。通过利用光的多次放射，有效延长测试基线长度；同时，将传统的两点安装位改为单点安装，将发射机、接收机及反射装置安装在统一底座上，有效的避免光路对准偏移对测试结果的不利影响的效果；另外，反射装置采用空间利用效率最高的圆柱体/外界正多边形，有效的利用空间，减小空间占用面积。
实施例1
本例的延长基线长度的透射式能见度仪，包括发射机及接收机，还包括底座、支架及反射装置，所述发射机、接收机及反射装置分别设置于底座上；所述反射装置，用于对发射机发射出的光源进行多次反射，有效延长测试基线长度。
本例中，发射机、接收机通过支架活动设置于底座上，发射机及接收机分别可以通过支架在水平位移及竖直位移上活动，这样，用户可以根据自身对基线长度的需求，对发射机、接收机位置进行调整。传统的能见度仪，都是两点安装的，而本发明通过将发射机、接收机及反射装置共同安装在同一底座上，发射装置为圆柱体，可以对发射机发射出的光源进行多次反射，有效延长测试基线长度。这样，发射机及接收机之间的距离就不需要太大距离，有效的避免光路对准偏移对测试结果的不利影响的效果；其中，如图3所示，本例的发射装置为圆柱体，其直径可以根据需求进行设置，直径1～2米，效果较佳。有效的利用空间，减小空间占用面积。
具体的，本例中，发射机、接收机的发射光源与接收光源之间的夹角为72°时，可增加反射次数至10次，从而光源在圆柱体内反射10次，基线自然跟随反射次数的增长而增长，从而达到了延长基线的目的。当然，实际应用中，可以自行调整发射机及接收机之间的位置关系，从而决定基线的长度。
由于该方案采用多次反射，每个放射面的细微变化，其影响会叠加而变得显著。在实际应用中，反射面需要时时清洁，但这样仍旧不能保证高能见度下可靠工作。
本例中，在上述技术方案的基础上，集成一台摄像机或照相机作为标准，可以对(多次反射)透射式能见度仪进行标定，保证测试数据稳定可靠。
实施例2
本例的技术方案，与实施例1基本相同，其区别在于，本例中，如图4所示，发射机、接收机的发射光源与接收光源之间的夹角为18°时，可增加反射次数至20次，从而光源在圆柱体内发射20次，基线自然跟随反射次数的增长而增长，从而达到了延长基线的目的。当然，实际应用中，可以自行调整发射机及接收机之间的位置关系，从而决定基线的长度。
实时例3
本例的技术方案与实施例1基本相同，其区别在于，本例中，如图5所示，发射机、接收机的发射光源与接收光源之间的夹角保持不变的同时，将发射机、接收机上下错位，其侧面如图6所示，这种方式的优点是测试光束在空间上错开，避免了光线的相互影响，而且可保持水平面夹角不变的同时，以通过增加错位高度，来增加反射次数，达到延长基线的目的。
实施例4
本例的技术方案与实施例1基本相同，其区别在于，如图7所示，将上述方案的圆柱体用圆的外切正多边形代替，正多边形的面作为反射面，如正6边形，8,10,1216等，具体的不限制。根据实际需求设计，其设计原则是在没有杂光产生的情况下，边数越大越好。
采用圆柱体，当发射机发出的测试光斑不是理想的一点，而是有一定的大小时，测试光经过圆柱就会发散，多次反射后，会出现很多发散出的其他角度(非理想设计中的)光，这些光形成杂光，对测试有不利影响。采用圆的外切正多边形，并且使测试光束的光斑直径小于其边长(如1/5以下)，这样反射面为平面，当测试光斑打到多边形边的中点时，反射光不会发散，可以避免杂光的形成。这种方法更有实用性。

Claims (8)

1.延长基线长度的透射式能见度仪，包括发射机及接收机，其特征在于，还包括底座、及反射装置，所述发射机、接收机及反射装置分别设置于底座上；
所述反射装置，用于对发射机发射出的光的进行多次反射，延长测试基线长度。
2.根据权利要求1所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，所述延长基线长度的透射式能见度仪还包括支架，所述发射机及接收机通过支架活动安装在底座上；
所述发射机及接收机分别能够在水平方向及竖直方向活动。
3.根据权利要求1或2所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，所述反射装置为圆柱体反射装置。
4.根据权利要求1或2所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，所述反射装置为正多边形柱体。
5.根据权利要求1或2所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，所述延长基线长度的透射式能见度仪还包括标定装置，所述标定装置设置于底座上。
6.根据权利要求5所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，所述标定装置为拍摄装置。
7.根据权利要求1或2所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，发射光源采用白光。
8.根据权利要求1或2所述的延长基线长度的透射式能见度仪，其特征在于，发射光源采用激光，光谱在可见光范围内。
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