[实用新型]基于激光传感器的自动测雪深装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气象观测领域，特别是一种能够自动测量雪深的装置。 

背景技术

积雪深度是气象探测中的一个重要的观测数据，雪深测量的是积雪表面到达地面的垂直距离。传统的测量方法是采用普通的量尺插在观测地点，通过人工进行观测雪面掩埋的刻度线，通常是以厘米为单位。传统的这种观测方法费时费力，随机误差大，恶劣天气时操作难度大，难以实现实时监控。也有采用图像识别的方法，通过摄像头代替人工采集量雪尺的图像，然后通过图像识别软件计算深色的量雪尺和白雪的关系，得出雪的深度。这种方法虽然能够实时的得到雪深数据，但是，在大雪或能见度低的情况下，图像采集的误差很大，而且图像数据占用存储空间大，计算机的计算效率也低。还有通过超声波测距的方法测量雪深，由于超声波传感器受温度、风等环境因素的影响比较大，测量结果不是很稳定。 

发明内容

为了解决当前的人工观测雪深方法费时费力、误差大，无法实现实时观测的问题，本实用新型提供一种可以实现自动化测量雪深的装置，能够实时、高精度、稳定的获得测量数据，而且结构简单，成本低廉。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于激光传感器的自动测雪深装置，其特征在于：该装置包括激光测距传感器、支架、地面参考板、数据处理单、通讯单元、自动气象站或终端计算机，所述激光测距传感器的输出信号经数据处理单元采集和处理，并经通讯单元输入自动气象站或终端计算机；所述激光测距传感器安装在支架上，支架固定在地面上，地面参考板水平安装在地面上，激光测距传感器的光学镜头与地面参考板相对设置。

当激光测距传感器测得雪面到激光探头的距离后，用激光探头到地面参考板的初始距离减去雪面到激光探头的距离得到雪深。然后通过通讯单元将雪深的相关状态参数发送给自动气象站或终端计算机。激光信号每隔5秒钟发射一次，每分钟得到12个数据，去掉奇异值，然后剩余数据作算术平均得到当前分钟的数据。同时，由温度传感器测得当前的环境温度，读入单片机，然后经其处理后的数据，将随着状态等参数一起发出。 

本实用新型相比现有技术具有如下有益效果：

本实用新型可以实现雪深的自动化测量，代替了费时费力的人工测量雪深的方法，获得的测量数据具有实时、高精度的特点，而且该装置结构简单，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的外观结构示意图。 

图2是本实用新型的工作原理流程图。 

图3是激光雪深传感器工作原理示意图。 

图1中：1-底座；2-支架；3-数据处理及通讯单元；4-连接件；5-激光测距传感器；6-地面参考板；7-自动气象站或终端计算机。 

具体实施方式

在图1中，激光测距传感器（5）通过连接件（4）安装在支架（2）上，控制及通讯单元（单片机）（3）安装在支架（2）上，地面参考板（6）水平安装并与地面平齐。数据处理单元（采用单片机msp430）经通讯单元（RS-232接口）与自动气象站或终端计算机（7）相连。 

在图2中，激光测距传感器（5）测得地面参考板（6）上的雪面的距离信息后，发送给数据处理单元，经过数据处理单元换算成雪的深度，再将相关信息通过通讯单元发送给自动气象站或终端计算机（7）。 

 在图3中，激光雪深传感器工作原理是，通过检测激光发射和接收的相位差判断距离，高稳定性的激光源是获得精确相位差检测的关键。目标物对激光的回波信号由激光接收器检测到，通过放大器，一路送到激光强度检测电路，一路送到相位差检测器。处理器利用激光强度信号的变化来识别从雪面来的回波。相位差检测器的频标信号利用发射信号进行锁相环倍频后得到，频标信号由计数器计数，计数的门控信号由发射信号和接收信号进行鉴相后产生，计数电路得到的计数值由处理器测算成距离。 

通过对激光器的温度检测和控制，可以使激光器的发射功率保持在稳定的状态，有利于得到比较稳定的回波信号，进行可靠的雪面回波识别。通过自校电路，一方面可以对输出功率进行反馈检测，另一方面用来测定接收放大电路产生的相位漂移，提高相位测量的准确度。