[發明專利]一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置和方法

有效

• 申請號: 201310299661.4
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103411927A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 卜令兵;袁靜;黃興友
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N15/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

技術領域

本發明涉及一種云滴粒子探測器的標定裝置，尤其是涉及一種利用光纖芯測量靈敏區域的散射式云滴粒子探測器的標定方法及裝置，屬于氣象分析技術領域。?

背景技術

云滴粒子探測器可以用于云滴粒子的粒徑譜、含水量的測量，其測量數據對人工影響天氣具有重要的指導作用，有利于提高人工活動影響的效率。測量中將探測器固定于飛機機翼下方，飛機在云中飛行時，云滴粒子相對儀器沿垂直與光路的方向飛行，當云滴粒子探測器進入光路時，按照米散射原理，激光被云粒子向4π方向散射，接收系統接收接收4-14°立體角內的散射光，經透鏡轉變為平行光，分束鏡將接收到的散射光分為兩部分，使用兩個光電探測進行探測，探測器前面有小孔的通道為質量控制通道，用于確定粒子出現位置是否在靈敏區域范圍內，另一探測器為測量通道，其幅度決定待測粒子的大小。對一臺散射式云滴粒子探測器而言，不僅要求準確測量單個粒子的尺寸，還要求其靈敏區域準確可靠，為確保測量準確，云滴粒子探測器需要定期的進行定標。?

目前對云滴粒子探測器的標定有多種方法：基于小孔的系統標定方法，基于水滴的標定方法和基于標準粒子的標定方法。基于小孔的系統標定方法，通過系統對固定大小小孔的響應判斷儀器的工作狀態，但無法完成系統的原始標定。基于水滴的標定方法所使用的儀器復雜昂貴，且水滴變形會影響標定效果。綜合考慮現場標定可行性及標定的準確性，基于標準粒子的標定方法仍然是最為常用的標定方法。在該方法中，一般使用罐裝氮氣瓶將標準粒子從容器中吹出，監視云滴粒子探測器的輸出，并將輸出結果與廠方給出的輸出結果進行對比，綜合評判云滴粒子探測器的工作狀態，必要時對云滴粒子探測器進行調整，直至達到理想工作狀態。該方法也可以通過噴灑不同粒徑的標準粒子結合米散射理論完成儀器的原始標定。但這種方法存在一定的缺陷，主要表現為：1、吹出的粒子速度不穩定，粒子平均速度受罐裝氮氣瓶的影響，氮氣壓力越大速度越大，反之越小，就一次操作而言各個時刻粒子的速度也不相同，導致電信號寬度各不相同，影響數據的處理；2、粒子重合效應，氮氣瓶開關剛打開時，一般氣體壓力較大，短時間內將標準粒子全部吹出，粒子吹出的密度較大，導致多個標準粒子同時出現在光路中，即接收系統同時接收到了多個粒子的散射，則會得到較大的粒子直徑；3、標定過程中，粒子應從探測器的靈敏區域通過，目前標定中沒有對應的位置的調整結構，而靈敏區域的范圍很小，約為2mm，因此，很難保證粒子從靈敏區域通過，也降低了標準粒子的使用效率。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，避免了標定過程中速度不同、靈敏區域內重合等問題，保證粒子從靈敏區通過，提高粒子的使用效率。?

同時，本發明還提供了解決上述問題的一種散射式云滴粒子探測器的標定方法。?

為了解決以上技術問題，本發明涉及一種散射式云滴粒子探測器的標定裝置，包括三維平移臺、放置標準粒子的玻璃瓶、恒定氣流泵和光纖芯；所述三維平移臺的臺面通過連接件與所述玻璃瓶固定連接，所述玻璃瓶的瓶口旋擰連接玻璃瓶蓋，所述玻璃瓶蓋上設置進氣管和出氣管，所述進氣管的一端伸入所述玻璃瓶的底部，其另一端通過管道與所述恒定氣流泵連接，所述出氣管的一端伸入所述玻璃瓶的上部，其另一端固定所述光纖芯。?

本發明技術方案的進一步限定為：所述三維平移臺包括X、Y、Z三個方向上的調整螺桿，所述調整螺桿的調整精度為20微米。?

進一步地：所述玻璃瓶為容積為2毫升的醫用玻璃瓶。?

進一步地：所述進氣管伸入玻璃瓶的一端距離玻璃瓶底部2毫米。?

進一步地：所述出氣管伸入玻璃瓶的一端距離玻璃瓶蓋底部2毫米。?

進一步地：所述光纖芯長度為2毫米，芯莖為100微米。?

本發明提供的另一技術方案為：一種散射式云滴粒子探測器的標定方法，按如下步驟進行：?

S1、調整三維平移臺，將固定于玻璃瓶的出氣管一端的光纖芯移入云滴粒子探測器的光路中，且光纖芯處于云滴粒子探測器的兩臂中間位置；

S2、啟動云滴粒子探測器后，調整三維平移臺使光纖芯在云滴粒子探測器光路中的位置改變，當云滴粒子探測器的質量控制通道和測量控制通道的電壓比符合分束鏡的分光比時，光纖芯所在的位置即為云滴粒子探測器靈敏面積的中心位置；

S3、調整三維平移臺使光纖芯垂直于云滴粒子探測器光路的方向移動，并記錄光纖芯在不同位置的質量控制通道電壓與測量通道電壓，直至光纖芯移出云滴粒子探測器的光路；