文档介绍：一种前向散射式能见度仪的原理分析与使用维护
杨崇静1
邬铭法2
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摘要:介绍了FDl2前向散射能见度仪的构成、工作原理、安装环境要求及日常维护等问题。
关键词:能见度仪
FDl2
前向发射
设备维护
引言
能见度即目标的能见距离,指观测目标物时,能从背景上分辨出
目标物轮廓的最大距离,是气象业务观测项目之一,且因其与人类活
动息息相关,大雾等恶劣天气的影响造成的低能见度,对航空、军事、
航海、高速公路、海上运动项目及市民日常生活带来诸多不利影响,随
着经济的高速发展,带来的影响更为突显,越发引起人类重视,能见度
的观测及预报预警十分重要。传统气象测报业务中,能见度观测只能
由测报员凭经验由肉眼观测,人跟观测范围有限及测报员主观造成的
误差成为能见度观测的误差主因。基于自动化技术的能见度仪与人
工观测相比,大大提高了能见度观测的稳定性及测量精度,且增加了
能见度观测数据密度,对能见度的预报预警提供了更加丰富的数据资
料。
1、能见度仪的分类
能见度仪根据观测原理不同主要分为透射式及前向散射式两种。
透射式能见度仪利用了光在大气中传播受到的直接衰减原理,即
将大气对光的吸收、反射、散射等都作为衰减,采用测量发射器和接收
器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。发射器提
供一个经过调制的定常平均功率的光通量源,接收器主要由一个光检
测器组成,由光检测器输出测定透射系数,再据此计算消光系数和气
象光学视程。
透射能见度仪测定气象光学视程是根据准直光束的散射和吸收
导致光的损失的原理,所以它与气象光学视程的定义密切相关,观测
的能见距离与能见度很一致。发射器和接收器之间光束传递距离称
为基线,可从几米到150m。它取决于气象光学视程值的范围与测量
结果应用情况。透射式能见度仪的发射器和接收器必须正对瞄准,中
间不能有任何遮挡,对安装环境的要求十分严格。
前向散射式能见度仪通过检测专用光源在指定大气体积中的前
向散射强度,以求得其散射系数,进而根据相关数学模型演算出大气
能见度值。因其安装简便、体积小、适应性强等优点而被广泛应用于
各个领域。
2、FDl2能见度仪的原理分析
前向散射式能见度仪是通过测量空气中悬浮颗粒对红外线光束
的前向散射来得出气象光学能见度(MOR)的。
FDl2前向散射能见度仪是由芬兰Vaisala公司生产的专门用于
测定大气能见度的,其探测范围为10一50,000米,主要由光发射器
(rOT)、光接收器(FDR)、控制器(FDP/C)、电源(FDW/S)等部件构
成,如图所示。
光发射器(FDT)通过红外发光二极管向大气中发射中心波长为
,经过大气中的固体或液体悬浮颗粒散射后,
接收器(FDR)接收到一定体积大气的前向散射光线,并会聚到硅光电
传感器的接收面上,将光信号转换为电信号。传输到控制器(roe/c)
进行处理;经CPU取样计算后得出能见度的值。由于大气中不同的
粒子对光的散射不同,而不同地区的大气质量也存在差别,需要对能
见度值进行二次修正,从而在不同降水条件下(雪、雾、雨、冻雨等)