CN110927117A - 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法 - Google Patents

一种前向散射式能见度仪及参数确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110927117A
CN110927117A CN201911043865.5A CN201911043865A CN110927117A CN 110927117 A CN110927117 A CN 110927117A CN 201911043865 A CN201911043865 A CN 201911043865A CN 110927117 A CN110927117 A CN 110927117A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parameters
pixel
sampling
sampling volume
visibility meter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911043865.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110927117B (zh
Inventor
郑峰
李欣
刘丽莹
周琦
郑杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace New Weather Technology Co Ltd
Original Assignee
Aerospace New Weather Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace New Weather Technology Co Ltd filed Critical Aerospace New Weather Technology Co Ltd
Priority to CN201911043865.5A priority Critical patent/CN110927117B/zh
Publication of CN110927117A publication Critical patent/CN110927117A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110927117B publication Critical patent/CN110927117B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种前向散射式能见度仪及参数确定方法，前向散射式能见度仪的发射单元为像素阵列式光源发射器，接收单元接收采样空间内的散射光强并转化为电信号，控制处理单元根据预设测量方程将电信号转换为能见度；前向散射式能见度仪的参数确定方法，包括：设置发射单元的参数及接收单元的参数；根据发射单元的参数及接收单元的参数建立取样空间模型；计算取样空间模型的取样体积，判断取样体积是否达到根据预设取样体积目标；当不满足时预设取样体积目标时调整发射单元及接收单元的参数，直至取样体积达到预设取样体积目标。本发明以散射取样空间特性参数化表征为中心思想的设计方法，能够极大程度上提高能见度仪的测量性能和仪器的可设计性。

Description

一种前向散射式能见度仪及参数确定方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种前向散射式能见度仪及参数确定方法。
背景技术
通过散射形式测量大气消光系数再计算能见度值，是目前气象领域主流的观测方法。目前，散射式能见度仪为了简化测量方程，方便仪器的设计和理解，通常采用小取样容积设计，目的是使得测量方程中的仪器定标系数能够近似与功率密度和容量的乘积呈线性关系，使得仪器具有相对较好的线性特性。
基于单点光源方案大气散射取样空间特性主要是以取样容积(或取样体积)作为参数来表征特性的，散射取样空间是光与大气介质相互作用的空间，通常用容积来表示，表征了容纳大气的体积。散射式能见度传感器通过检测穿过测量取样容积(也称为采样体积或取样体积)(SV,Sampling Volume)内的大气粒子散射的光来获取大气的消光特性,取样容积是由仪器的发射单元和接收单元光学元件的尺寸、方向及结构决定的。仪器的特性曲线在整个量程范围内存在明显的非线性差异，为了获得近似线性的关系而采取的小取样容积设计并没有很好地消除仪器之间的非线性差异。
目前的散射式能见度的现有方案，无法形成准确的仪器性能指标标准的重要原因就是对仪器测量方程的参数表征不够清晰，没有准确理解测量方程中取样容积与功率密度特性对测量结果的影响特性。虽然采用了近似线性的小取样容积方案，却没有严格规定取样容积标准。基于单点光源的小取样容积方案限制了仪器的信号强度水平、仪器的光源功率利用效率，仪器的寿命，以及仪器的采样代表性。
发明内容
因此，本发明提供一种前向散射式能见度仪及参数确定方法，克服现有技术中前向散射式能见度仪光源功率利用效率低，采样性能差的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种前向散射式能见度仪，包括：发射单元、接收单元及控制处理单元，其中，所述发射单元为像素阵列式光源发射器，接收单元接收采样空间内像素阵列式光源发射器发送的散射光强，并将散射光强转化为电信号，控制处理单元根据预设测量方程将电信号转换为能见度。
在一实施例中，所述像素阵列式光源发射器包括：准直光学元件及多个像素元件，根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式。
第二方面，本发明实施例提供一种前向散射式能见度仪的参数确定方法，包括如下步骤：设置发射单元的参数及接收单元的参数；根据发射单元的参数及接收单元的参数建立取样空间模型；计算所述取样空间模型的取样体积并判断所述取样体积是否达到根据预设取样体积目标；当不满足时预设取样体积目标时调整发射单元及接收单元的参数，直至所述取样体积达到预设取样体积目标。
在一实施例中，设置发射单元的参数包括：根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式；根据所述光学合束方式确定准直元件的参数；设置像素的参数及像素阵列的参数；调整所述准直元件的参数、像素的参数及像素阵列的参数，使得像素阵列式光源输出均匀化合束。
在一实施例中，所述准直光学元件及多个像素元件的集成方式包括：单个像素元件与准直光学元件集成一体后，再进行阵列排布，以及多个像素元件进行阵列排布后，再利用准直光学元件进行光束准直。
在一实施例中，像素的参数包括像素的形状及像素个数。
在一实施例中，像素阵列的参数包括阵列的对称性参数及排布参数。
在一实施例中，准直元件的参数包括焦距及通光口径。
在一实施例中，根据像素光束合束后的截面功率分布模式评价的像素阵列式光源输出光束的均匀性。
在一实施例中，设置接收单元的参数包括：视场角、通光口径、接收距离，以及通过光栏进行不同方向约束特性。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供的前向散射式能见度仪，其发射单元为像素阵列式光源发射器，代替现有的单点光源的光束输出系统，像素阵列式光源是具有像素阵列结构形式的光源，以达到提高发射光束功率密度和取样容积作用，进而提高前散能见度传感器的测量性能。
2、本发明实施例提供一种前向散射式能见度仪的参数确定方法，首先设置发射单元的参数及接收单元的参数；根据发射单元的参数及接收单元的参数建立取样空间模型；计算取样空间模型的取样体积，并判断取样体积是否达到根据预设取样体积目标，当不满足时预设取样体积目标时调整发射单元及接收单元的参数，本发明以散射取样空间特性参数化表征为中心思想的设计方法，能够极大程度上提高能见度仪的测量性能和仪器的可设计性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的前向散射式能见度仪的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的前向散射式能见度仪的参数确定方法的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例提供的设置发射单元的参数的一个具体示例的流程图；
图4为本发明实施例提供的像素排布的示意图；
图5A图5B为本发明实施例提供的光束阵列的示意图；
图6为本发明实施例提供的像素排布的示意图；
图7为本发明实施例提供的五角星状分布效果的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种前向散射式能见度仪，如图1所示，包括：发射单元、接收单元及控制处理单元，其中，所述发射单元为像素阵列式光源发射器，接收单元接收采样空间内像素阵列式光源发射器发送的散射光强，并将散射光强转化为电信号，控制处理单元根据预设测量方程将电信号转换为能见度。
本发明实施例中，像素阵列式光源发射器包括：准直光学元件及多个像素元件，根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式。像素阵列式光源是具有像素阵列结构形式的光源，其阵列排布可以实现不同模式的组合光束输出，LED(Light Emitting Diode发光二极管)是极易实现像素化形式的一种发光元件，本发明实施例主要以LED为基础，基于像素阵列式光源提高发射光束功率密度和取样容积作用，进而提高前散能见度传感器的测量性能。
实施例2
本发明实施例提供一种前向散射式能见度仪的参数确定方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S1:设置发射单元的参数及接收单元的参数。
本发明实施例中，设置发射单元的参数包括：设置发射单元的参数、准直元件的参数、像素的参数及阵列的参数，通过调整这些参数实现像素阵列光源输出均匀化合束效果；设置接收单元的参数包括：视场角、通光口径、接收距离，以及通过光栏进行不同方向约束特性。
步骤S2:根据发射单元的参数及接收单元的参数建立取样空间模型。
本发明实施例根据发射单元的各个参数及接收单元的各个参数，绘制发射与接收空间的3D几何体，建立取样3D取样空间模型。
步骤S3:计算取样空间模型的取样体积，并判断取样体积是否达到根据预设取样体积目标。
步骤S4:当不满足时预设取样体积目标时，调整发射单元及接收单元的参数，直至取样体积达到预设取样体积目标。
本发明实施例，可以根据实际具体的需求提前设置取样体积目标，通过判断取样体积是否达到根据预设取样体积目标，当没有达到目标时可在初步设置的参数的基础上调整参数进行迭代优化，直至取样体积达到预设取样体积目标。
本发明实施例以散射取样空间特性参数化表征为中心思想的设计方法，能够极大程度上提高能见度仪的测量性能(量程及准确性)和仪器的可设计性。
在本发明实施例中，如图3所示，设置发射单元的参数包括：
步骤S11:根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式。
本发明实施例中，准直光学元件及多个像素元件的集成方式包括：单个像素元件与准直光学元件集成一体后，再进行阵列排布，以及多个像素元件进行阵列排布后，再利用准直光学元件进行光束准直。
步骤S12:根据光学合束方式确定准直元件的参数。
本发明实施例中，准直元件主要包括焦距、通光口径等光学参数。
步骤S13:设置像素的参数及像素阵列的参数。
本发明实施例中，像素的参数包括像素的形状及像素个数，像素形状主要包括矩形(正方形)和圆形结构，对应的尺寸分别用长宽(边长)和直径表示，仅以此举例，不以此为限，在其他实施例中，可以为其他形状。像素阵列的参数包括阵列的对称性参数及排布参数，像素间距可以用相邻的两个像素的中心间距表示，也可以用相邻的两个像素的临边距离表示，像素的间距参数可以是均匀等距排布，也可以是具有规律性变化参数。
步骤S14:调整准直元件的参数、像素的参数及像素阵列的参数，使得像素阵列式光源输出均匀化合束。
本发明实施例通过对上述的参数进行优化调整，未达到设计目标，可在初步设置参数的结果上调整参数迭代，最终实现像素阵列光源输出均匀化合束效果。
实施例3
本发明实施例提供的前向散射式能见度仪的参数确定方法，是基于发光像素阵列排布后，再进行统一利用准直光学元件进行光束准直的光学合束方式，其更适用于光束并排阵列，起到扩展光束空间的截面积成倍增加的作用。由于发光像素排列后统一进行光学准直，光束阵列实际上是以光学准直透镜中心为几何中心点进行中心投影变换，所以光束实际上是在近场叠加，随着距离变化而在远场方向会越来越分散。因此发光像素排布整列后进行统一光学准直的光学合束方式，更适合采用紧密并列排布模式，可以获得具有紧密并列排布几何特征大光束截面的高功率密度光束空间。
在一具体实施例中，基于发光像素阵列排布后，再进行统一利用准直光学元件进行光束准直的光学合束方式，其前向散射式能见度仪的参数确定过程如下：
1、以发光像素的几何轮廓形状作为光束单元的截面轮廓形状，例如，正方形，圆形等几何形状，本发明实施例选择以边长0.8mm的正方形LED发光区作为像素尺寸。
2、根据像素尺寸参数和公式(1)计算像素的光学准直发散角，作为光束的锥角α。本发明实施例选择焦距为15mm准直透镜，根据公式(1)计算的像素光束锥角为3°。光束的锥角α可以根据视场角FOV的定义式(1)计算得到。
Figure BDA0002253593940000081
其中D为视场光阑直径，即光源区尺寸，F为镜头焦距。
3、发光像素的光束锥角计算
本发明实施例的发光像素为边长L(0.8mm)正方形，整个正交方向的间距不同，分别为dh(0.5mm)和dv(1mm)。若采用的聚光镜头的焦距为F(15mm)，镜头有效口径为Dlen(25.4mm)。
则单独的一个发光像素区的视场锥角为
Figure BDA0002253593940000091
光源输出为6个具有发散角FOV pixel＝3°的光束阵列。
4、将n个发光像素按照特定的几何规则进行排布
本实施例中的像素个数n＝6，排布模式如图4所示，为2×3(行×列)，行间距1mm，列间距0.5mm的正交矩阵模式排布。本实施例可通过阵列排布对发射空间进行了各向异性设计，发射光束的矩阵排布设计为k×j(k×j＝n,且j<k)，本实施例给出的是k＝3，j＝2的效果。对于每个j层的k个像素组成的发射光束线阵是具有片状空间结构。本发明实施例的接收空间采用了圆锥空间，所以在该中实际上是用了双层片状发射空间与接收空间形成取样交集。
5、根据像素位置间距参数和公式(1)计算每个像素对应光束的偏离角
Figure BDA0002253593940000093
偏离角具有方向性，偏离角参数个数与矩阵方向的各向异性相同，偏离角与矩阵排布方向一致，其中，发光像素的光束的偏离角计算包括：
设像素阵列在方向v上具有p个像素，nv是方向v上(有正负)，偏离阵列中心的第nv个像素。若nv＝0，则表示该像素处于阵列中心。
若p为奇数，则有：
Lv＝[dh×2×nv+L×2×nv]/2，nv＝[0,.±(p+1)/2]； (3)
若p为偶数，则有：
Lv＝[dh×(2×nv-1)+L×(2×nv-1)]/2，nv＝[1,.±p/2]； (4)
则发光像素的光束的偏离角为
Figure BDA0002253593940000092
通过以上公式计算得到行列方向上边缘像素光束的偏离角分别为3°和5°。
6、设置接收视场参数
本实施例选择直径为4.6mm的探测器，选择焦距为15mm准直透镜，若存在额外设置的光阑时，则光阑作为光束边缘约束的光阑视场角为，若没有额外的光阑限制，则以探测器平面尺寸计算视场角：
FOV stop＝2·atan((Dstop/2)/F) (6)
根据公式(6)计算得到接收角约为9°。
7、根据上述参数，绘制发射与接收空间的3D几何体
在3D软件中，绘制单个发光像素构成的光束锥体，将像素光束锥体逐一放置在排布好的像素上，形成光束阵列的3D几何体如图5A及如图5B所示，根据接收参数绘制接收视场锥体。
8、设置目标取样容积
光束阵列排布集合再与接收空间进行交集计算，即可获得接收空间与叠加交集构成取样容积SV，本实施例中目标取样容积为0.61L。
9、确定发射功率、功率密度及计算取样容积
本实施例通过测试或计算接收空间中轴与发射空间中轴交汇处的最近的单个像素光束的截面功率密度E(W/m2)。选择LED像素阵列的总发射光功率为600mW，每个像素光束为100mW。计算方法是以发光平面作为初始功率密度，截面功率密度E可以直接用功率P除以截面面积A来计算。
E＝P/A (7)
Acenter＝(R/2×tg(α/2)/cos(θs/2))2×n (8)
其中R是探测端到发射端的距离，θs是中心散射角(42度)，α是像素光束的发散角。
R＝745mm时，Acenter约为2646mm2，截面功率密度E约为0.23W/m2。
根据平方反比定律，确定不同距离位置处的相对功率密度的变化值。测试是直接用辐照度计直接测量特定距离处的光束截面功率密度。根据取样容积SV与光束截面功率密度的乘积，最终优化确定探测距离。接收距离也是确定取样容积的关键参数，取样容积随着接收距离增大而增大，但是光束功率密度则是随着接收距离的增大而减小，取样容积计算及随接收距离变化如图6所示，需要平衡两个变化之间的折中点确定工作距离。当接收距离分别为R1＝745mm，R2＝645mm，R3＝545mm时，取样容积对应计算的结果分别为：V1≈0.61L(614631mm3)，V2＝≈0.42L(416529mm3)，V3≈0.27L(266327mm3)
前向散射式能见度的测量方程为：
Figure BDA0002253593940000111
Figure BDA0002253593940000112
其中，光源的发射中心波长λ(窄带光源)或光源的发射光谱功率分布E(λ)(宽带光源)，θ为散射角，R为接收器的探测距离，V为气体的采样容积，n(r)为粒子尺度谱，kp(λ,r,θ,mc)单个粒子的散射函数，mc是粒子的复折射指数，其中放入采样容积V又取决于发射光束发散角θe和探测器接收角θd。ks(λ)为散射系数，kt(λ)为消光系数，ka(λ)为吸收系数，并且满足kt(λ)＝ks(λ)+ka(λ)。
因此能见度仪的测量仅需要确定系统参数C(λ,θ)即可实现能见度的测量，当取样体积较小时，仪器响应度系数C(λ,θ)近似与取样容积成正比，与探测距离的平方成反比，所以可以直接根据取样容积与探测距离确定仪器的响应度系数的相对变化关系：
Figure BDA0002253593940000121
Figure BDA0002253593940000122
探测距离的二次函数关系是一个抛物线关系，所以仪器的响应度系统与距离的关系也是在某一特定距离处有最大值，所以可以根据取样容积与距离的变化关系将极值作为最优距离，也可以权衡仪器体积要求适当选择比最优值略短位置确定为测量距离。
实施例4
本发明实施例提供的前向散射式能见度仪的参数确定方法，是基于发光像素具有独立的光学准直的光学合束方式，更适用于光束叠加，起到对光束重叠空间内的功率密度成倍增加。因为每个像素发光具有独立的光学准直，所以当像素间距很近时，每个像素产生的光束之间的重叠度非常高，会以像素排布阵列中心为轴心，形成一个所有像素光束叠加的高功率密度光束空间。而周围则会以排布整列几何特征为边缘在周围形成叠加递减过渡区。因此发光像素具有独立的光学准直的光学合束方式更适合采用中心旋转排布模式，可以产生具有排布几何特征的高功率密度光束空间。
本实施例采用了n＝5个集成准直透镜独立发光像素LED光源，排布形式采用了中心旋转对称排布模式，即形成五角星状分布效果如图7所示。此种排布模式下，可以采用极坐标参数表征像素关系。通过径向距离dr和切向距离dt来表示，这种中心旋转排布模式类似于圆填充问题，dt的距离尽可能小，元件之间几乎是靠紧，所以切向的像素间距会接近于LED元件的直径。独立准直的光束互相重合的叠加空间会近似于一个n边形，中间的功率密度会是单像素光源的n倍。
本实施例中的计算过程与实施例3中的计算过程基本一致(在功率密度中的截面积可以在3D软件中直接计算)，此处不在赘述。
在本实施例中，在接收空间上进行了正交性设计，也就是在发射光束传播方向上压缩了接收角，使得接收空间成为一个片状接收空间，具有显著的长宽比。当与压缩方向的角度很小时(小于5度)，取样空间可以近似为被以中心厚度为高等厚薄片所截取的空间，本实施例提供的技术方案有有以下优势：
1、压缩取样空间不同位置处的散射角的变化范围，收集的散射光具有更好的定向性。
2、对于大气中粒子的采样特性具有切片采样效果。
3、更方便于取样容积的计算。
当接收距离分别为R1＝745mm时取样容积对应计算的结果为V1≈0.39L(385768mm3)。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种前向散射式能见度仪，其特征在于，包括：发射单元、接收单元及控制处理单元，其中，所述发射单元为像素阵列式光源发射器，接收单元接收采样空间内像素阵列式光源发射器发送的散射光强，并将散射光强转化为电信号，控制处理单元根据预设测量方程将电信号转换为能见度。
2.根据权利要求1所述的前向散射式能见度仪，其特征在于，所述像素阵列式光源发射器包括：准直光学元件及多个像素元件，根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式。
3.一种前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置发射单元的参数及接收单元的参数；
根据发射单元的参数及接收单元的参数建立取样空间模型；
计算所述取样空间模型的取样体积，并判断所述取样体积是否达到根据预设取样体积目标；
当不满足时预设取样体积目标时调整发射单元及接收单元的参数，直至所述取样体积达到预设取样体积目标。
4.根据权利要求3所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，设置发射单元的参数包括：
根据准直光学元件及多个像素元件的集成方式，确定像素阵列式光源的光学合束方式；
根据所述光学合束方式确定准直元件的参数；
设置像素的参数及像素阵列的参数；
调整所述准直元件的参数、像素的参数及像素阵列的参数，使得像素阵列式光源输出均匀化合束。
5.根据权利要求4所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，所述准直光学元件及多个像素元件的集成方式包括：
单个像素元件与准直光学元件集成一体后，再进行阵列排布，以及多个像素元件进行阵列排布后，再利用准直光学元件进行光束准直。
6.根据权利要求4所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，像素的参数包括像素的形状及像素个数。
7.根据权利要求4所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，像素阵列的参数包括阵列的对称性参数及排布参数。
8.根据权利要求4所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，准直元件的参数包括焦距及通光口径。
9.根据权利要求5所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，根据像素光束合束后的截面功率分布模式评价的像素阵列式光源输出光束的均匀性。
10.根据权利要求3所述的前向散射式能见度仪的参数确定方法，其特征在于，设置接收单元的参数包括：视场角、通光口径、接收距离，以及通过光栏进行不同方向约束特性。
CN201911043865.5A 2019-10-30 2019-10-30 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法 Active CN110927117B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911043865.5A CN110927117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911043865.5A CN110927117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110927117A true CN110927117A (zh) 2020-03-27
CN110927117B CN110927117B (zh) 2022-08-30

Family

ID=69849845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911043865.5A Active CN110927117B (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110927117B (zh)

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782824A (en) * 1972-06-01 1974-01-01 Sperry Rand Corp Apparatus and method for measuring extinction coefficient of an atmospheric scattering medium
JPS57192816A (en) * 1981-05-22 1982-11-27 Mitsubishi Electric Corp Visibility measuring device
US20020093743A1 (en) * 2000-12-15 2002-07-18 Seiko Epson Corporation Electro-optical device and electronic device using the same
CN1918498A (zh) * 2004-02-11 2007-02-21 3M创新有限公司 改形光源组件以及使用该组件的照明系统
US20070206203A1 (en) * 2004-04-10 2007-09-06 Michael Trainer Methods and Apparatus for Determining Particle Characteristics by Measuring Scattered Light
US20110216407A1 (en) * 2008-11-10 2011-09-08 Seereal Technologies S.A. Lighting device for an autostereoscopic display
CN102507502A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 哈尔滨工业大学 多角度前向散射式能见度测量仪
CN102539386A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 北京大学 一种基于白光的前向散射式能见度仪及其能见度测量方法
CN103278478A (zh) * 2013-06-03 2013-09-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种前向散射式能见度仪的标定方法
US20130293897A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-07 Datacolor, Inc. System and apparatus for measurement of light scattering from a sample
CN103592263A (zh) * 2013-11-21 2014-02-19 中国人民解放军理工大学 一种同时测量能见度与雨强的方法与装置
CN104132915A (zh) * 2014-08-08 2014-11-05 南京格术光电技术有限公司 小型高性能散射式能见度测量装置及测量方法
CN106019307A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 北京航空航天大学 一种基于阵列光源的单像素成像系统及方法
CN108761577A (zh) * 2018-05-22 2018-11-06 中国科学院合肥物质科学研究院 基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置及方法
US20190049083A1 (en) * 2016-03-02 2019-02-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Pixel light source
CN109709076A (zh) * 2019-02-20 2019-05-03 中国气象局气象探测中心 一种前向散射能见度仪检测系统及方法
CN109959591A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 日立-Lg数据存储韩国公司 组合灰尘传感器和气体传感器的传感器

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782824A (en) * 1972-06-01 1974-01-01 Sperry Rand Corp Apparatus and method for measuring extinction coefficient of an atmospheric scattering medium
JPS57192816A (en) * 1981-05-22 1982-11-27 Mitsubishi Electric Corp Visibility measuring device
US20020093743A1 (en) * 2000-12-15 2002-07-18 Seiko Epson Corporation Electro-optical device and electronic device using the same
CN1918498A (zh) * 2004-02-11 2007-02-21 3M创新有限公司 改形光源组件以及使用该组件的照明系统
US20070206203A1 (en) * 2004-04-10 2007-09-06 Michael Trainer Methods and Apparatus for Determining Particle Characteristics by Measuring Scattered Light
US20110216407A1 (en) * 2008-11-10 2011-09-08 Seereal Technologies S.A. Lighting device for an autostereoscopic display
CN102507502A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 哈尔滨工业大学 多角度前向散射式能见度测量仪
CN102539386A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 北京大学 一种基于白光的前向散射式能见度仪及其能见度测量方法
US20130293897A1 (en) * 2012-05-02 2013-11-07 Datacolor, Inc. System and apparatus for measurement of light scattering from a sample
CN103278478A (zh) * 2013-06-03 2013-09-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种前向散射式能见度仪的标定方法
CN103592263A (zh) * 2013-11-21 2014-02-19 中国人民解放军理工大学 一种同时测量能见度与雨强的方法与装置
CN104132915A (zh) * 2014-08-08 2014-11-05 南京格术光电技术有限公司 小型高性能散射式能见度测量装置及测量方法
US20190049083A1 (en) * 2016-03-02 2019-02-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Pixel light source
CN106019307A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 北京航空航天大学 一种基于阵列光源的单像素成像系统及方法
CN109959591A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 日立-Lg数据存储韩国公司 组合灰尘传感器和气体传感器的传感器
CN108761577A (zh) * 2018-05-22 2018-11-06 中国科学院合肥物质科学研究院 基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置及方法
CN109709076A (zh) * 2019-02-20 2019-05-03 中国气象局气象探测中心 一种前向散射能见度仪检测系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴玉笛 等: "基于LED光源的积分浊度仪的系统设计", 《大气与环境光学学报》 *
李浩 等: "前向散射能见度仪测量误差的理论分析", 《红外与激光工程》 *
杨照金: "《工程光学计量测试技术概论》", 29 February 2016, 国防工业出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110927117B (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2211202B1 (en) Apparatus and method for shaping a laser beam profile
CN105705932B (zh) 与颗粒表征有关的改善
CN107727008B (zh) 一种测量主动光电系统收发同轴的装置及方法
CN105911562B (zh) 一种用于环境监测的三维扫描式多参量激光雷达系统
WO2009095679A2 (en) Photometric pevice
CN103256862B (zh) 光电系统快速自校准用标准综合靶板和测量方法
CN105091796B (zh) 雨滴谱仪及雨滴倾角的测量方法
CN105444882B (zh) 实现自定标功能的八通道辐射计
CN110736721A (zh) 基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置及检测方法
CN103674490B (zh) 光学检测系统及其光学检测装置
CN110927117B (zh) 一种前向散射式能见度仪及参数确定方法
CN106525239B (zh) 光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度定标装置及方法
CN100554944C (zh) 实验室烟(水)雾brdf测量方法
CN108956403A (zh) 基于纹影测量技术的雾霾检测装置及雾霾检测方法
CN110987736B (zh) 一种气溶胶粒谱与浓度测量装置及方法
CN202869653U (zh) 一种基于衍射孔阵列的微型光谱仪
CN217277829U (zh) 一种可见光全光谱水体衰减系数测量装置
US20110085160A1 (en) Spectral detector with angular resolution using refractive and reflective structures
US8049895B2 (en) Instrument for measuring particle parameters
CN107525589B (zh) 一种波长定标系统及方法
CN201903495U (zh) 一种多样品池激光粒度仪
CN101290281A (zh) 一种三光束单镜头激光粒度仪
CN109164466A (zh) 用于测量温度湿度廓线的激光雷达系统
CN103604498A (zh) 一种宽光谱Offner成像光谱仪分光系统
CN111256649B (zh) 基于锥形透镜的光线入射角度测量系统与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant