一、工作原理
能見度是指目標(biāo)物的能見距離,即指觀測目標(biāo)物時(shí),能從背景中分辨出目標(biāo)物的最大距離。超出這個(gè)最大距離,就看不清目標(biāo)物的輪廓,分不清形體,稱之為“不能見”。而在這個(gè)最大距離之內(nèi),能見,甚至于清晰可見。
TYD-MV能見度儀的工作原理主要是依據(jù)對大氣消光系數(shù)(或大氣的光衰減系數(shù))的準(zhǔn)確測量。根據(jù)Koschmider原理,氣象光學(xué)視距MOR與消光系數(shù)σ之間存在函數(shù)關(guān)系。只要準(zhǔn)確測定σ,就可計(jì)算得到MOR值。WT-1能見度儀采用前向散射法測大氣消光系數(shù),通過公式換算得出能見度,其特點(diǎn)是白天夜晚都能工作、使用靈活方便。
二、儀器構(gòu)成
TYD-MV能見度儀由穩(wěn)定的紅外發(fā)射光源,高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍的紅外散射光接收器,信號(hào)采集與處理器,控制器,加熱器,電源,調(diào)制解調(diào)器,防護(hù)罩,防腐支架,不銹鋼機(jī)箱等部件組成。
整個(gè)電路采用大規(guī)模可編程器件、貼片工藝,體積小,升級(jí)靈活方便,易于擴(kuò)充。信號(hào)采集系統(tǒng)采用軍品級(jí)貼片式低功耗CPLD門陣列電路,縮小了電路體積,增強(qiáng)了穩(wěn)定性和可靠性。
三、技術(shù)指標(biāo)
測量范圍:1~22000m
準(zhǔn)確度:±1.5%(≤1000m);±20%(>1000m)
分辨率:1m(≤1000m);100m(>1000m)
工作環(huán)境:溫度-45~+50℃ 濕度0-100%
前向散射測量角:33°
光源波長:930nm
抗風(fēng)強(qiáng)度:70m/s
功 耗:30W+60W(加熱)
供 電:交流220V±10%
可靠性:平均無故障時(shí)間不小于5000
四、突出優(yōu)勢
全天候工作
高智能化、高穩(wěn)定性
采用先進(jìn)的小信號(hào)處理技術(shù)
防腐設(shè)計(jì),可適用于各種工作環(huán)境
串行口輸出,可作為單站或組網(wǎng)使用
易于連接到各種自動(dòng)氣象與環(huán)境監(jiān)測站
CJY系列前向散射能見度儀簡介
一、概述
能見度是地面氣象觀測的重要項(xiàng)目,能見度的準(zhǔn)確測量在電力供應(yīng)、通訊工程、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域有著極其重要的意義。在航空、航海、高速公路等交通運(yùn)輸領(lǐng)域,能見度是關(guān)系到人員和設(shè)備安全的重要?dú)庀笠?;在地球的氣象研究、城市環(huán)境改善和沙塵暴監(jiān)測治理等部門,能見度也是重要的氣象參數(shù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,能見度儀已經(jīng)成為我軍科研、訓(xùn)練、作戰(zhàn)的重要軍事氣象保障裝備。
CJY系列前向散射能見度儀是繼透射式能見度儀后發(fā)展起來的新一代大氣能見度檢測儀器,是本公司與中國科學(xué)院大氣物理研究所合作應(yīng)用光的大氣散射理論和紅外探測技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品。該設(shè)備通過了國家靶場完整性能考核、使用考核和氣定委設(shè)計(jì)定型;設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,使用操作方便,人機(jī)界面友好,測量數(shù)據(jù)與人工觀測和國外同類設(shè)備測量結(jié)果具有較好的可比性,總體技術(shù)好;能對大氣能見度和機(jī)場跑道視程進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效的測量和報(bào)告。
二、CJY前向散射能見度儀的主要技術(shù)性能指標(biāo)
測量范圍: 0~10000m(50000m)
測量精度:10 500m 50m 500 1500m 10% >1500 20%
輸出間隔: 60秒;接口 RS232長線驅(qū)動(dòng)器(或按用戶需求)
光源波長:940nm
電 源:電壓 AC 220 V(10%) 頻率 50 2HZ
溫 度:工作溫度 -45 +50 C 存貯溫度 -50 +60 C
相對濕度: 5% 95% RH
耐鹽霧性:可在沿海地區(qū)使用
可 靠 性:平均無故障工作時(shí)間不低于5000小時(shí)
三、CJY前向散射能見度儀的基本原理和結(jié)構(gòu)
能見度是與人的視覺因素緊密結(jié)合在一起的一種復(fù)雜的心理-物理現(xiàn)象,表示的是可視距離。根據(jù)柯西密德(Koschmieder)定律,對以水平天空為背景的黑體目標(biāo)物,目標(biāo)物和背景視亮度對比可以表示為:
經(jīng)對光的散射原理和大氣物理光學(xué)特性的進(jìn)一步研究和分析,并執(zhí)行世界氣象組織(WMO)和國際民航組織(ICAO)的有關(guān)規(guī)定,可以得出:
(a)根據(jù)對散射線函數(shù)的研究可知,在θ為30o~40o區(qū)間范圍為不敏感區(qū),消光系數(shù)與散射系數(shù)的比值是不變的。
(b)在一定條件下,光的吸收效應(yīng)可以忽略,因而在工程應(yīng)用上,消光系數(shù)被認(rèn)為等于散射系數(shù)。
(c)對能見度觀測來講,視覺對比閾值選用0.05是合適的。
(d)只要能遮蔽來自其它光源的干擾,能見度觀測儀器在白天和夜間都可以使用。
經(jīng)對光的散射原理和大氣物理光學(xué)特性的進(jìn)一步研究和分析,并執(zhí)行世界氣象組織(WMO)和國際民航組織(ICAO)的有關(guān)規(guī)定,可以得出:
(a)根據(jù)對散射線函數(shù)的研究可知,在θ為30o~40o區(qū)間范圍為不敏感區(qū),消光系數(shù)與散射系數(shù)的比值是不變的。
(b)在一定條件下,光的吸收效應(yīng)可以忽略,因而在工程應(yīng)用上,消光系數(shù)被認(rèn)為等于散射系數(shù)。
(c)對能見度觀測來講,視覺對比閾值選用0.05是合適的。
(d)只要能遮蔽來自其它光源的干擾,能見度觀測儀器在白天和夜間都可以使用。
四、CJY系列前向散射能見度儀的特點(diǎn)
采取光能量監(jiān)控措施,提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的光源。
設(shè)計(jì)了光能量控制系統(tǒng)對其進(jìn)行閉環(huán)控制,來自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)光管的驅(qū)動(dòng)電流,保證其發(fā)出能量穩(wěn)定并經(jīng)特定脈沖調(diào)制的光源信號(hào),同時(shí)采取嚴(yán)格的光學(xué)濾波措施,進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)射器光源能量采取腔體溫度控制措施,減小溫度變化的影響。
對發(fā)射器和接收器腔體內(nèi)分別采取了保溫、加溫和溫度控制措施,控制發(fā)射器和接收器的溫度,以減小環(huán)境溫度變化的影響,從而提高了能見度儀工作的穩(wěn)定性可靠性。
運(yùn)用鎖頻鎖相放大技術(shù),提高儀器的抗干擾能力。
運(yùn)用鎖頻鎖相放大技術(shù),同時(shí)借用軍工技術(shù),包括對外購元器件進(jìn)行嚴(yán)格的老化篩選等,對研制和生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制和質(zhì)量檢驗(yàn),保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。
優(yōu)良的光學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為滿足整體技術(shù)指標(biāo)和使用功能,并達(dá)到儀器結(jié)構(gòu)簡單、外型美觀、體積小、重量輕和使用維護(hù)方便的效果,我們借用軍工技術(shù),對產(chǎn)品的光學(xué)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)良的設(shè)計(jì)。
合理的運(yùn)用軟件補(bǔ)償技術(shù),提高能見度測量的線性。
根據(jù)CJY前向散射能見度儀的特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng),對探測軟件進(jìn)行改進(jìn)提高,增加了軟件校零、軟件校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、K值分段補(bǔ)償和光源波長修正等功能,以提高儀器的線性和準(zhǔn)確度,確保滿足測量要求。
CJY系列前向散射能見度儀的應(yīng)用顯示軟件具有自動(dòng)方式下的能見度測量、相應(yīng)檢測曲線的繪制、歷史資料查詢及系統(tǒng)維護(hù)和校零功能。
CJY系列前向散射能見度儀的技術(shù)指標(biāo)和使用功能良好;設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,使用操作方便,人機(jī)界面友好,總體技術(shù)好。
CJY系列前向散射能見度儀廣泛應(yīng)用于海、陸、空交通運(yùn)輸、 氣象和環(huán)保部門,對航空機(jī)場、高速公路、港口碼頭、大型艦船、軍事基地及有關(guān)場站的能見度進(jìn)行適時(shí)的檢測和監(jiān)控,并可方便的與航空、航天、航海、交通及氣象等領(lǐng)域的氣象測控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。
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