一種新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及能見度探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型激光大氣透射儀能見度測(cè) 量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 大氣能見度是從目標(biāo)物能否被看到和辨認(rèn)的角度，用距離描述大氣透明程度（或 渾濁程度）的物理量。國(guó)際民航組織（ICAO)對(duì)能見度給出的定義是：當(dāng)在明亮的背景下觀 測(cè)時(shí)，能夠看到和辨認(rèn)出位于近地面的適當(dāng)尺寸的黑色目標(biāo)物的最大距離；在無光背景下， 能夠看到和辨認(rèn)出光強(qiáng)為IK色溫左右的燈光的最大距離。國(guó)外自確立Koschmieder定律 后，就開始致力于能見度測(cè)量技術(shù)的研究。透射儀是較早實(shí)用新型的能見度測(cè)量?jī)x器，目前 主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)的能見度自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的RVR測(cè)量。
[0003] 早在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)就對(duì)透射法測(cè)量能見度進(jìn)行了研究。長(zhǎng)春氣象儀器研 究所首先研制出透射式能見度儀一一TS型透射表，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。四川成都 虹岳科技有限公司研發(fā)了透射式能見度檢測(cè)儀HY-VTlOO及其他型號(hào)，相比國(guó)外同類產(chǎn)品， 該儀器價(jià)格適中、注重實(shí)用，在一些特定場(chǎng)合，比如隧道及一些公路得到了一定的應(yīng)用。透 射儀的工作原理是：基于樣本大氣的透過率測(cè)量，計(jì)算出大氣消光系數(shù)，反演得出大氣能見 度。透射法測(cè)能見度，無需對(duì)大氣作均勻假設(shè)，而是直接對(duì)大氣透過率進(jìn)行探測(cè)。嚴(yán)格意義 上講，用透射法測(cè)量得到的大氣消光系數(shù)比散射法更為準(zhǔn)確。但是，在雨、霧等低能見度天 氣條件下，由于霧滴、雨滴粒子尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探測(cè)激光波長(zhǎng)，產(chǎn)生嚴(yán)重的多次散射現(xiàn)象，其 影響不容忽視。透射儀測(cè)量能見度時(shí)，到達(dá)接收機(jī)的光束包含原發(fā)射光束、單次散射光和多 次散射光。能見度測(cè)量原理比爾朗伯（Bouguer-Lambert)定律適用于僅考慮單次散射條件 的情況。低能見度條件下，多次散射現(xiàn)象嚴(yán)重，運(yùn)用Bouguer-Lambert定律會(huì)引起較大誤 差。因此激光大氣透射儀測(cè)量能見度時(shí)需考慮多次散射。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外的的透射儀產(chǎn)品只是針對(duì)雜散光進(jìn)行抑制，并未針對(duì)光源自身產(chǎn)生的 多次散射現(xiàn)象進(jìn)行研究。本實(shí)用新型給出了考慮多次散射的激光大氣透射儀能見度測(cè)量系 統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本實(shí)用新型提供一種考慮多次散射的激光大氣透射 儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，其可應(yīng)用于低能見度條件下，多次散射現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，能見度、MOR以及 RVR測(cè)量，可降低低能見度時(shí)多次散射對(duì)能見度測(cè)量精度的影響。
[0006] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)射機(jī)單元和接收 機(jī)單元，所述發(fā)射機(jī)單元主要由激光器和發(fā)射透鏡組成；所述接收機(jī)單元由兩個(gè)以上接收 機(jī)構(gòu)成，該兩個(gè)以上接收機(jī)的位置對(duì)應(yīng)于各自長(zhǎng)度的基線，該兩個(gè)以上接收機(jī)的各自長(zhǎng)度 的基線之間具有夾角；所述接收機(jī)主要由接收透鏡、可調(diào)節(jié)的視場(chǎng)光闌、透鏡、帶通濾光鏡、 聚光鏡和光學(xué)傳感器組成，可調(diào)節(jié)的視場(chǎng)光闌安裝于接收透鏡的焦點(diǎn)位置；所述發(fā)射機(jī)可 在接收機(jī)的各自長(zhǎng)度的基線夾角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008] 而且，所述的接收機(jī)單元由第一接收機(jī)及第二接收機(jī)構(gòu)成，該兩臺(tái)接收機(jī)分別對(duì) 應(yīng)安裝于第一長(zhǎng)度基線及第二長(zhǎng)度基線，該第一長(zhǎng)度基線及第二長(zhǎng)度基線之間具有夾角。
[0009] 而且，所述的第一長(zhǎng)度基線的長(zhǎng)度為30m，所述第二長(zhǎng)度基線的長(zhǎng)度為75m。
[0010] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：
[0011] 1、本實(shí)用新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，理論上針對(duì)低能見度條件下的多 次散射現(xiàn)象對(duì)激光大氣透射儀測(cè)量能見度的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)不同基線長(zhǎng)度和接收機(jī) 視場(chǎng)角情況下的激光傳輸過程進(jìn)行了仿真分析，從基線長(zhǎng)度和接收機(jī)視場(chǎng)角兩個(gè)方面給出 了抑制多次散射影響的條件。
[0012] 2、本實(shí)用新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，包括具有不同基線的第一接收機(jī) 及第二接收機(jī)，分別適用于低能見度時(shí)及高能見度時(shí)的測(cè)量，并且兩臺(tái)接收機(jī)之間設(shè)置一 定的夾角，發(fā)射機(jī)具有可偏轉(zhuǎn)角度的功能，滿足一臺(tái)發(fā)射機(jī)與對(duì)臺(tái)接收機(jī)之間的配合使用； 并且每個(gè)接收機(jī)均按照有可調(diào)節(jié)的視場(chǎng)光闌，通過調(diào)節(jié)接收機(jī)視場(chǎng)角的大小，可抑制多次 散射的影響。
[0013] 3、本實(shí)用新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，其依據(jù)的原理為：由于低能見度 時(shí)，多次散射現(xiàn)象嚴(yán)重，因此選取短基線可減小多次散射影響；高能見度時(shí)，多次散射對(duì)能 見度測(cè)量影響較小，可忽略；而且，視場(chǎng)光闌縮小時(shí)，相應(yīng)的第一或第二接收機(jī)的視場(chǎng)角減 小，接收的多次散射光減少。本實(shí)用新型中當(dāng)初始能見度測(cè)量值V/500H1時(shí)采用30m基線 的第一接收機(jī)進(jìn)行二次測(cè)量，初始能見度測(cè)量值％>50〇111時(shí)，采用75m基線的第二接收機(jī)進(jìn) 行二次測(cè)量，而且，初始能見度測(cè)量值V/1500II1時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)在考慮多次散射模式下工作， 需調(diào)節(jié)第一接收機(jī)或第二接收機(jī)的視場(chǎng)光闌的大小，以調(diào)節(jié)接收機(jī)視場(chǎng)角的大?。ㄒ晥?chǎng)角 的大小根據(jù)可抑制多次散射的理論值進(jìn)行調(diào)節(jié)，仿真結(jié)果給出視場(chǎng)角為Imrad時(shí)，對(duì)多次 散射影響的抑制效果較好），抑制多次散射的影響。
[0014] 4、本實(shí)用新型的激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)考慮多散射的激光 大氣透射儀能見度觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前能見度，實(shí)現(xiàn)透射儀基線長(zhǎng)度和接收機(jī) 視場(chǎng)角的智能調(diào)節(jié)，能夠有效的抑制低能見度時(shí)多次散射的影響，減小低能見度時(shí)，由多次 散射引起的測(cè)量誤差。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型的激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；
[0016] 圖2為本實(shí)用新型中的接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 附圖標(biāo)記說明
[0018] 1-發(fā)射機(jī)單元、2-第一接收機(jī)、3-第二接收機(jī)、4-發(fā)射機(jī)激光發(fā)散角、5-接收機(jī)視 場(chǎng)角、6-兩基線之間的夾角、7-第一長(zhǎng)度基線、8-第二長(zhǎng)度基線、9-接收透鏡、10-視場(chǎng)光闌 (可調(diào)）、11-透鏡、12-帶通濾光鏡、13-聚光鏡、14-光學(xué)傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020] -種新型激光大氣透射儀能見度測(cè)量系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元，所述 發(fā)射機(jī)單元1主要由激光器和發(fā)射透鏡組成；所述接收機(jī)單元由兩個(gè)以上接收機(jī)構(gòu)成，該 兩個(gè)以上接收機(jī)的位置對(duì)應(yīng)于各自長(zhǎng)度的基線，該兩個(gè)以上接收機(jī)的各自長(zhǎng)度的基線之間 具有夾角；所述接收機(jī)主要由接收透鏡9、可調(diào)節(jié)的視場(chǎng)光闌10、透鏡11、帶通濾光鏡12、聚 光鏡13和光學(xué)傳感器14組成；所述發(fā)射機(jī)可在接收機(jī)的各自長(zhǎng)度的基線夾角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。 本實(shí)施例中接收機(jī)單元由第