[实用新型]大气能见度仪的恒光源控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大气能见度仪的恒光源控制系统。

背景技术

由于大气中的沙尘颗粒和雾气含量对大气能见度距离的影响，而能见度的高低对人的户外活动有着直接的影响，其中对交通运输业的影响尤为严重。现代生活中机场、高速公路还常常因能见度过低，不得不暂时关闭停运。在能见度较低的时候，我们就需要做出判断，是否关闭机场、高速公路或停止某些作业。大气能见度测量仪能够提供实时的、精确的能见度数据，为我们提供了科学的决策依据。

目前能见度测量的装置是能见度测量仪，其组成部分主要包括发射光学天线、接收光学天线、信号采集和处理四个部分。根据测量光的特性的不同，能见度测量仪可分为三种类型：前向散射能见度测量仪、后向散射能见度测量仪和透射能见度测量仪。前向散射能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的前向散射光来测量能见度；后向散射能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的后向散射光来测量能见度；透视能见度测量仪是通过测量发射光线传播中的透视光来测量能见度。三种能见度测量仪的发射光学天线和接收光学天线的结构基本一致。发射光学天线都包括光源和发射透镜，接收光学天线都包括接收透镜和光检测器，发射透镜和接收透镜外均有保护窗玻璃，使其保持洁净。

上述三种能见度测量仪的原理都基本相同，且都可作如下描述：假设在大气能见度条件相当好的条件下，发射光学天线的光源发射出一定功率的测量光，接收光学天线的光检测器接收到一定的入射光后产生光电流，该电流经放大电路放大后的输出电压为UR；在能见度测量时发射光学天线的光源发射出相同功率的测量光，接收光学天线的光检测器接收到一定的入射光后产生光电流，该电流经放大电路放大后的输出电压为U’R，通常由于通过被测大气通道，造成测量光的衰减，使得U’R＜UR，根据其差值ΔUR＝UR-U’R即能够计算出大气能见度数据。

现有大气能见度仪所使用的测量光的光源都是非恒功率光源，光源的发光功率受以下因素的影响：1)使用时环境温度的变化；2)光源长时间使用的老化；3)供电电源的稳定性。如果使用非恒功率光源作为测量光的大气能见度仪，在不同的温度环境下和长期使用的过程中，上述问题对测量光的光功率的影响是不可避免的，进而以光功率通过一段长度的被测大气后的衰减数据，作为大气能见度测量数据的精确性，造成了明显的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大气能见度仪的恒光源控制系统，能将测量光源恒功率化，从而排除环境温度的变化、光源老化、供电电源等外界因素对测量光源的影响。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：大气能见度仪的恒光源控制系统，其特征在于：依次连接有光电探测器、I/V转换单元、差模放大单元、带通滤波单元、有效值转换单元、光源驱动和光源亮度反馈调节单元，所述光电探测器和光源亮度反馈调节单元与光源连接。

本实用新型的有益效果是：通过本实用新型的控制系统能将测量光源恒功率化，即使在不同的温度、系统长时间的工作、供给电源有电压波动等情况下，测量系统所取得的数据也与实施值近乎一致。本实用新型的控制系统能应用于所有类型的大气能见度仪。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的光电探测器连续检测光源的发光亮度，由此产生的光电流信号经过I/V转换单元-差模放大单元-带通滤波单元-有效值转换单元变成直流电压信号Vf，这里Vf是光源发光亮度的函数，即Vf＝f(L)，将该亮度反馈信号Vf接入光源驱动线路的误差放大器，并由光源亮度反馈调节单元将Vf与给定亮度电压Vg比较，得到亮度误差信号ΔV＝A·(Vg-Vf)，最后再由ΔV调节光源的驱动电流大小，从而实现光源亮度的恒定控制。

光源的亮度是光源电流的函数，光源电流越大则光源的亮度越高，反之光源电流越小则光源的亮度越低。随着光源的逐渐老化，光源电流的η(效率)逐渐降低，导致光源的亮度随之降低，即L＝f(Iled，η)。

其中，L-光源的亮度

η-光源的效率

Iled-光源的电流

本实用新型的调节方法有以下3种：

1)T↑→L↓→V↓→Iled↑→L↑

2)T↓→L↑→V↑→Iled↓→L↓

3)光源老化→η→L↓→V↓→Iled↑→L↑

其中：T-环境温度

V-亮度监测电压

通过上述闭环自动调节过程，使光源的亮度L始终恒定在允许的误差范围内，从而保证了测量系统的稳定性。