[發明專利]一種同時測量能見度與雨強的方法與裝置

有效

• 申請號: 201310593654.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103592263B
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 孫學金;衛克晶;周樹道;王國新;曲來世;魏國栓;佟增亮;楊長業;陳曉穎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學;凱邁（洛陽）環測有限公司
• 主分類號: G01N21/53
• 分類號: G01N21/53;G01W1/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及一種氣象儀器的設計方法與裝置，尤其是同時測量能見度與雨強的方法 與裝置。

背景技術

能見度與雨強均是重要的氣象參數，對于科學研究、交通運輸、洪澇災害、地質災 害預警具有重要應用價值。目前國內外已有分別測量能見度與雨強的方法和裝置。如芬 蘭維薩拉公司生產的透射式能見度儀、前向散射能見度儀，德國OTT公司生產的PUVIO 降水傳感器。由于降水對能見度具有重要影響，同時測量能見度和雨強可提高設備的集 成度和可靠性，減少傳感器數量，節省成本，在氣象、交通運輸、自然災害監測以及科 學研究等領域具有重要應用價值。

目前氣象臺站上的能見度與雨強測量分別采用不同設備進行，需要采用兩個安裝支 架，系統集成度低、安裝架設不方便。

發明內容

本發明的目的是，提供一種能同時利用前向散射信號進行能見度和雨強測量的方法 和裝置，以提高近地面氣象觀測設備的集成度。

本發明的技術方案是：一種測量能見度與雨強的裝置，包括發射器、接收器、數據 采集處理控制器以及支架，所述發射器由發光二極管、發射透鏡、發射電路組成，用于 向大氣發射近紅外的光束；

所述接收器由接收物鏡、平行光闌、光電二極管、接收電路組成，用于接收被氣溶 膠粒子和雨滴散射后的光；

所述接收器中的平行光闌，由兩個相隔一定距離相同大小的光闌組成，以便只接收 具有固定厚度的視場區內的散射光；

發射器的發射光路為發射視場，而接收器的平行光闌構成接收視場，發射視場與接 收視場之間的夾角在35°至50°之間，發射器、接收器距離采樣區中心的距離相等， 其幾何結構由固定的支架所控制；

所述數據采集處理控制器采集處理接收器接收的散射光信號，同時控制發射器、接 收器、數據采集處理控制器構成的整個系統發射、接收時序、數據采集和處理；

所述數據采集處理控制器能根據接收的前向散射信號強度計算能見度，能根據接收 的前向散射信號脈沖變化分析處理雨滴的下落速度和大小，計算雨強。

進一步，發射視場與接收視場的交叉區域為采樣區，發射器、接收器距離采樣區中 心的距離相等。

發射器、接收器距離采樣區中心的距離為250mm。

本發明的有益效果是：本發明利用前向散射信號以及平行光闌設計，實現對一定厚 度視場區散射信號的采集，從而實現能見度和雨強的同時測量，并且能保證測量的準確 度和精度。該裝置結構簡單、容易加工和維護，提高了氣象儀器的集成度。

附圖說明

圖1能見度雨強前向散射測量原理示意圖。

圖2接收物鏡中的光闌結構圖。

圖3測量裝置組成框圖。

具體實施方式

圖1所示，一種能同時利用前向散射信號進行能見度和雨強測量的裝置，包括發射 器1、接收器2、采樣體積3；數據采集處理控制器以及支架，發射視場與接收視場之間 的夾角約為39°（發射光的中心線為基準），發射器、接收器距離采樣區中心的距離為 250mm（如圖1所示）。

發射器由發光二極管、發射透鏡、發射電路等組成，用于向大氣發射波長為870nm的 光束。

所述接收器由接收物鏡、光闌、光電二極管、接收電路等組成，用于接收被氣溶膠 粒子和雨滴散射后的光。在接收物鏡上設置兩個平行的光闌（結構圖見圖2），兩個光 闌的間距為80mm，光闌的寬度為44mm，厚度為10mm，以便形成一個具有固定厚度的接 收視場區。

在接收物鏡上設置兩個平行的光闌（如圖2所示），兩個光闌的間距為80mm，光闌 的寬度為44mm，厚度為10mm，以便形成一個具有固定厚度的接收視場區。