CN105092538B - 透射式能见度仪白色led光源发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透射式能见度仪白色LED光源发生装置。它包括输入端经信号发生器(2)与控制器(8)电连接的LED发光器(1)、LED发光器(1)输出光路上的分光器(4)和光束整形器(5)，以及分光器(4)输出光路上的输出端与控制器(8)电连接的光强检测器(7)，特别是LED发光器(1)为输出光色温为3000K的发白色光的LED发光器，分光器(4)为第一下行光接口(41)位于光束整形器(5)的焦点处、第二下行光接口(42)与光强检测器(7)光连接的光纤分光器，光束整形器(5)为输出光路上置有可变光阑(6)的焦距1200mm的凹面镜(51)，可变光阑(6)的控制端与控制器(8)的输出端电连接。它可作为高测量精度的透射式能见度仪的理想光源。

Description

透射式能见度仪白色LED光源发生装置

技术领域

本发明涉及一种LED光源发生装置，尤其是一种透射式能见度仪白色LED光源发生装置。

背景技术

能见度是反映大气透明度的一个指标，气象上指具有正常视力的人在当时的天气条件下还能够从天空背景中看到和辨认出目标物的最大水平距离，它可以客观地测量并用气象光学视程来表示。气象光学视程是指色温为2700K的白炽灯的平行光束光通量削弱为其初始值的0.05时所需通过的大气路径长度。近期，人们为了获得较精确的能见度，作了一些有益的尝试和努力，如中国发明专利申请CN 104132915 A于2014年11月5日公布的一种小型高性能散射式能见度测量装置及测量方法。该专利申请中记载的能见度测量装置包括发射部分和探测部分，其中的发射部分含有半导体发光器模组和其输出光路上置有的光分束片、凸透镜、发射光纤和光纤准直器，其中，半导体发光器模组的输入端经发光器驱动电源与计算机控制单元电连接，光分束片的反射光路上置有其输出端均与计算机控制单元电连接的第一光电探测器和第二光电探测器。这种散射式能见度测量装置虽也能测得能见度，却存在着不足之处，首先，发射部分和探测部分的间距过小，极大地制约了测量的精度；其次，在测量这种过小体积采样空间的散射系数时忽略了吸收，把散射系数认为等同于消光系数，因而存在着系统误差，致使测量的精度不高；再次，发射部分的结构过于繁杂，不仅使制造成本难以降低，也极易受外界环境的影响而不能长期稳定可靠地工作，更为日后的使用和维护带来了诸多的不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、合理、实用，使用方便的透射式能见度仪白色LED光源发生装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：透射式能见度仪白色LED光源发生装置包括输入端经信号发生器与控制器电连接的LED发光器、LED发光器输出光路上的分光器和光束整形器，以及分光器输出光路上的输出端与控制器电连接的光强检测器，特别是，

所述LED发光器为发白色光的LED发光器，其输出光的色温为3000K；

所述分光器为光纤分光器，其第一下行光接口位于所述光束整形器的焦点处、第二下行光接口与光强检测器光连接；

所述光束整形器为焦距1200mm的凹面镜，其输出光路上置有可变光阑；

所述可变光阑的控制端与所述控制器的输出端电连接。

作为透射式能见度仪白色LED光源发生装置的进一步改进：

优选地，LED发光器的驱动电流≤800mA、工作模式为连续或脉冲；利于分别适用于光路的调节和正常的测量之需。

优选地，LED发光器上附有输出端与控制器电连接的温度传感器；便于当其温度过热时，及时地对其进行降温和调节其驱动电流，以确保输出光强的稳定性。

优选地，信号发生器输出脉冲信号的频率为1～5kHz、占空比为30～70％；利于对LED发光器发光状态的调控。

优选地，控制器为微型计算机，便于充分地利用现有的控制技术——软件功能模块来实现对能见度测量的总体控制。

优选地，光纤分光器为熔融拉锥光纤分光器，或平面波导光纤分光器。

优选地，凹面镜经反射镜与第一下行光接口光连接。

优选地，光强检测器为光敏电阻，或光敏二极管，或光敏三极管，或光电倍增管。

相对于现有技术的有益效果是：

其一，采用这样的结构后，既由于选用的光源为色温3000K的发白色光的LED发光器，使其与世界气象组织(WMO)对气象光学视程定义所要求的光源的色温2700K接近；又因分光器采用光纤分光器，使结构简洁、紧凑、受外界干扰小；还由于光束整形器为焦距1200mm的凹面镜，且其焦点位于光纤分光器的第一下行光接口处，而不仅使输出无色差，也使输出的平行光的光斑直径高达254mm，且发散角还优于1mrad，于相同的发射和探测的间距下，极大地增加了采样的空间和提高了测量的精度；更因可变光阑置于光束整形器的输出光路上，使输出的平行光的光斑直径可随测量的需要而便捷地调节。

其二，本发明为提高气象光学视程测量的准确性，对光源的种类和其稳定性，以及输出的平行光的准直性和采样的空间进行了如前所述的创新性改进，得到了一种结构简单、合理、实用的光源，并将其用于透射式能见度仪上。经实测，在相同的采样空间下，配置本发明的透射式能见度仪与散射式能见度仪、激光能见度自动测量仪和照相式能见度仪的测量结果相比，准确度最高。这也是由于测量平行光束因散射和吸收造成的光衰减时，与其它仪器相比，透射式能见度仪与气象光学视程的定义最吻合，故测量的准确度也最高。

附图说明

图1是本发明的一种基本结构示意图。

图2是图1中光束整形器与光纤分光器的光连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

参见图1，透射式能见度仪白色LED光源发生装置的构成如下：

LED发光器1的输入端经信号发生器2与控制器8电连接、输出光路上依次置有分光器4和光束整形器5。

其中，

LED发光器1为发白色光的LED发光器，其输出光的色温为3000K；LED发光器1的驱动电流≤800mA、工作模式为连续或脉冲。LED发光器1上附有输出端与控制器8电连接的温度传感器3。

信号发生器2输出脉冲信号的频率为1～5kHz、占空比为30～70％。

控制器8为微型计算机。

分光器4为光纤分光器，其第一下行光接口41位于光束整形器5的焦点处、第二下行光接口42与光强检测器7光连接；其中的光纤分光器为熔融拉锥光纤分光器(或平面波导光纤分光器)，光强检测器7为光敏电阻(或光敏二极管，或光敏三极管，或光电倍增管)，其输出端与控制器8电连接。

光束整形器5为焦距1200mm的凹面镜51，其输出光路上置有可变光阑6；其中，凹面镜51经反射镜52与第一下行光接口41光连接。

可变光阑6的控制端与控制器8的输出端电连接。

使用时，只需将本发明输出的平行光与其配接的探测部件相准直即可。若需调整探测精度，可通过调节可变光阑6的大小以改变平行光的出射光斑口径来实现。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的透射式能见度仪白色LED光源发生装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种透射式能见度仪白色LED光源发生装置，包括输入端经信号发生器(2)与控制器(8)电连接的LED发光器(1)、LED发光器(1)输出光路上的分光器(4)和光束整形器(5)，以及分光器(4)输出光路上的输出端与控制器(8)电连接的光强检测器(7)，其特征在于：

所述LED发光器(1)为发白色光的LED发光器，其输出光的色温为3000K；

所述分光器(4)为光纤分光器，其第一下行光接口(41)位于所述光束整形器(5)的焦点处、第二下行光接口(42)与光强检测器(7)光连接；

所述光束整形器(5)为焦距1200mm的凹面镜(51)，其输出光路上置有可变光阑(6)，所述凹面镜(51)经反射镜(52)与第一下行光接口(41)光连接；

所述可变光阑(6)的控制端与所述控制器(8)的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是LED发光器(1)的驱动电流≤800mA、工作模式为连续或脉冲。

3.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是LED发光器(1)上附有输出端与控制器(8)电连接的温度传感器(3)。

4.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是信号发生器(2)输出脉冲信号的频率为1～5kHz、占空比为30～70％。

5.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是控制器(8)为微型计算机。

6.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是光纤分光器为熔融拉锥光纤分光器，或平面波导光纤分光器。

7.根据权利要求1所述的透射式能见度仪白色LED光源发生装置，其特征是光强检测器(7)为光敏电阻，或光敏二极管，或光敏三极管，或光电倍增管。