CN201503396U - 大气透射式能见度仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种透射式能见度仪，能最大限度地抑制大气环境中的各类杂散光对测量系统的干扰，使该仪器在任何环境中，都能够精确测量大气能见度。大气透射式能见度仪，包括光源、发射透镜、接收透镜、带通滤光镜、光检测器和处理器，在所述带通滤光镜的前端设置一个中心有小孔的光阑。本实用新型由于采用了光阑遮挡杂散光，本实用新型能最大限度地抑制大气环境中的各类杂散光对测量系统的干扰，使该仪器在任何环境中，都能够精确测量大气能见度，在强太阳光的露天气象环境下，测量精确度的提高尤其明显。本实用新型的大气透射式能见度仪可应用于机场、高速公路、港口、大气环境监测、旅游景区等露天环境，也可用于地铁隧道等一些特殊环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种透射式能见度仪，特别是涉及一种能抑制杂散光的大气透射式能见度仪。
背景技术
由于大气中的沙尘颗粒和雾气含量对大气能见度距离的影响，而能见度的高低对人的户外活动有着直接的影响，其中对交通运输业的影响尤为严重。现代生活中机场、高速公路还常常因能见度过低，不得不暂时关闭停运。在能见度较低的时候，我们就需要做出判断，是否关闭机场、高速公路或停止某些作业。大气能见度测量仪能够提供实时的、精确的能见度数据，为我们提供了科学的决策依据。
目前能见度测量的装置是能见度测量仪，其组成部分主要包括发射光学天线、接收光学天线、信号采集和处理四个部分。根据测量光的特性的不同，能见度测量仪可分为三种类型：前向散射能见度测量仪、后向散射能见度测量仪和透射能见度测量仪。前向散射能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的前向散射光来测量能见度；后向散射能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的后向散射光来测量能见度；透视能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的透视光来测量能见度。三种能见度测量仪的发射光学天线和接收光学天线的结构基本一致。发射光学天线都包括光源和发射透镜，接收光学天线都包括接收透镜和光检测器，发射透镜和接收透镜外均有保护窗玻璃，使其保持洁净。
上述三种能见度测量仪的原理都基本相同，且都可作如下描述：假设在大气能见度条件相当好的条件下，发射光学天线的光源发射出一定功率的测量光，接收光学天线的光检测器接收到一定的入射光后产生光电流，该电流经放大电路放大后的输出电压为UR；在能见度测量时发射光学天线的光源发射出相同功率的测量光，接收光学天线的光检测器接收到一定的入射光后产生光电流，该电流经放大电路放大后的输出电压为U’R，通常由于通过被测大气通道，造成测量光的衰减，使得U’R＜UR，根据其差值ΔUR＝UR-U’R即能够计算出大气能见度数据。
目前通常使用可见光作为测量光源，为减少外界杂散光对测量精度的影响，均采用光谱滤波技术，但该方案的不足之处在于：由于大多数杂散光特别是太阳光的光谱范围与能见度仪测量光谱是重叠的，即便测量系统采用了光谱过滤技术，仍有相当部分的杂散光进入测量系统，使探测器达到饱和，造成测量精度的下降，使得大气能见度测量仪的测量精确度不理想，特别是在露天的晴天环境下，测量数据和真实值的偏差会很大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种透射式能见度仪，能最大限度地抑制大气环境中的各类杂散光对测量系统的干扰，使该仪器在任何环境中，都能够精确测量大气能见度。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：大气透射式能见度仪，包括光源、发射透镜、接收透镜、带通滤光镜、光检测器和处理器，在所述带通滤光镜的前端设置一个中心有小孔的光阑。
本实用新型的有益效果是：由于采用了光阑遮挡杂散光，本实用新型能最大限度地抑制大气环境中的各类杂散光对测量系统的干扰，使该仪器在任何环境中，都能够精确测量大气能见度，在强太阳光的露天气象环境下，测量精确度的提高尤其明显。本实用新型的大气透射式能见度仪可应用于机场、高速公路、港口、大气环境监测、旅游景区等露天环境，也可用于地铁隧道等一些特殊环境。
附图说明
图1是现有的大气透射式能见度仪的工作示意图。
图2是本实用新型的大气透射式能见度仪的工作示意图。
图3是采用本实用新型测量的大气能见度数据和真实大气能见度数据的对比曲线图。
具体实施方式
现有的大气透射式能见度仪的工作示意图如图1所示，发射光学天线的光源发射出一定功率的测量光2，通过发射透镜7和接收透镜1后会聚在带通滤光镜4上，最后进入光检测器5的的光敏面，同时杂散光3也通过发射透镜7和接收透镜1后会聚在带通滤光镜4上，最后也进入光检测器5的的光敏面，这样光检测器接收到入射光包含有杂散光3产生的入射光，精度就受到了大大的影响。
本实用新型在原有的带通滤光镜4的前端设置一个中心有小孔的光阑6，如图2所示，发射光学天线的光源发射的测量光2，通过发射透镜7后形成平行光束，再穿过需测量的一段长度的目标环境大气，然后再通过接收透镜1后聚焦在光阑6中心的小孔内，最后通过带通滤光镜4进入光检测器5的的光敏面，这样绝大多数的杂射光3由于与测量光轴线不平行，因而不能聚焦到光阑6中心的小孔内，这些非光轴平行的杂射光被光阑6遮挡，不能进入光检测器5的光敏面，使测量光2能够保持相对的纯净，从而保证了测量结果的准确性。大气透射式能见度仪正是通过比较穿过目标环境大气前后的测量光的光功率，计算出衰减值，从而推导出大气能见度的数据。
当然，极少部分与光轴几乎平行的杂散光3仍能通过光阑6上的小孔进入光检测器5，并经过光检测器5转换为微弱的直流电信号，而能见度仪的测量光束采用了调制光信号技术，并经过光检测器5转换为1KHz的方波电信号。当这两种电信号一起进入放大电路的带通滤波器单元时(f0＝1KHz)，由杂散光产生的电信号被放大电路的带通滤波器彻底去除，仅有测量光信号能够通过放大电路的带通滤波器。
图3是采用本实用新型测量的大气能见度数据和真实大气能见度数据的对比曲线图，可以看出，使用本实用新型测量的大气能见度数据的准确度明显优于使用现有技术测量的大气能见度数据，它更接近于真实的测量数据。
Claims (1)
1.大气透射式能见度仪，包括光源、发射透镜(7)、接收透镜(1)、带通滤光镜(4)、光检测器(5)和处理器，其特征在于：在所述带通滤光镜(4)的前端设置一个中心有小孔的光阑(6)。
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