[发明专利]一种同时测量能见度与雨强的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气象仪器的设计方法与装置，尤其是同时测量能见度与雨强的方法 与装置。

背景技术

能见度与雨强均是重要的气象参数，对于科学研究、交通运输、洪涝灾害、地质灾 害预警具有重要应用价值。目前国内外已有分别测量能见度与雨强的方法和装置。如芬 兰维萨拉公司生产的透射式能见度仪、前向散射能见度仪，德国OTT公司生产的PUVIO 降水传感器。由于降水对能见度具有重要影响，同时测量能见度和雨强可提高设备的集 成度和可靠性，减少传感器数量，节省成本，在气象、交通运输、自然灾害监测以及科 学研究等领域具有重要应用价值。

目前气象台站上的能见度与雨强测量分别采用不同设备进行，需要采用两个安装支 架，系统集成度低、安装架设不方便。

发明内容

本发明的目的是，提供一种能同时利用前向散射信号进行能见度和雨强测量的方法 和装置，以提高近地面气象观测设备的集成度。

本发明的技术方案是：一种测量能见度与雨强的装置，包括发射器、接收器、数据 采集处理控制器以及支架，所述发射器由发光二极管、发射透镜、发射电路组成，用于 向大气发射近红外的光束；

所述接收器由接收物镜、平行光阑、光电二极管、接收电路组成，用于接收被气溶 胶粒子和雨滴散射后的光；

所述接收器中的平行光阑，由两个相隔一定距离相同大小的光阑组成，以便只接收 具有固定厚度的视场区内的散射光；

发射器的发射光路为发射视场，而接收器的平行光阑构成接收视场，发射视场与接 收视场之间的夹角在35°至50°之间，发射器、接收器距离采样区中心的距离相等， 其几何结构由固定的支架所控制；

所述数据采集处理控制器采集处理接收器接收的散射光信号，同时控制发射器、接 收器、数据采集处理控制器构成的整个系统发射、接收时序、数据采集和处理；

所述数据采集处理控制器能根据接收的前向散射信号强度计算能见度，能根据接收 的前向散射信号脉冲变化分析处理雨滴的下落速度和大小，计算雨强。

进一步，发射视场与接收视场的交叉区域为采样区，发射器、接收器距离采样区中 心的距离相等。

发射器、接收器距离采样区中心的距离为250mm。

本发明的有益效果是：本发明利用前向散射信号以及平行光阑设计，实现对一定厚 度视场区散射信号的采集，从而实现能见度和雨强的同时测量，并且能保证测量的准确 度和精度。该装置结构简单、容易加工和维护，提高了气象仪器的集成度。

附图说明

图1能见度雨强前向散射测量原理示意图。

图2接收物镜中的光阑结构图。

图3测量装置组成框图。

具体实施方式

图1所示，一种能同时利用前向散射信号进行能见度和雨强测量的装置，包括发射 器1、接收器2、采样体积3；数据采集处理控制器以及支架，发射视场与接收视场之间 的夹角约为39°（发射光的中心线为基准），发射器、接收器距离采样区中心的距离为 250mm（如图1所示）。

发射器由发光二极管、发射透镜、发射电路等组成，用于向大气发射波长为870nm的 光束。

所述接收器由接收物镜、光阑、光电二极管、接收电路等组成，用于接收被气溶胶 粒子和雨滴散射后的光。在接收物镜上设置两个平行的光阑（结构图见图2），两个光 阑的间距为80mm，光阑的宽度为44mm，厚度为10mm，以便形成一个具有固定厚度的接 收视场区。

在接收物镜上设置两个平行的光阑（如图2所示），两个光阑的间距为80mm，光阑 的宽度为44mm，厚度为10mm，以便形成一个具有固定厚度的接收视场区。