[发明专利]一种激光降水现象观测仪的测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种激光降水现象观测仪的测试装置及方法。

背景技术

降水现象的观测是地面气象观测中最基本的项目之一。降水类型、瞬时降水强度、降水量以及雷达反射率等数据，均可以作为判别气象、水文和资源环境等自然科学现象的重要依据。这在农业生产、交通运输和防灾减灾等领域有着重大的实用价值。

激光降水现象观测仪也称雨滴谱仪，是一种通过光学原理衡量降水现象的仪器。其原理可以简要的概括如下：在所述降水观测仪的测量区域内布置均匀的激光束，当降水粒子(如雨滴、雪花、冰雹)通过所述测量区域，就会对激光束产生一定的遮挡，于是利用光学传感器采集降水粒子遮挡激光束的面积和时间，以作为输出数据；进而可利用所述输出数据，计算输出降水类型、瞬时降水强度、降水量以及雷达反射率等关于降水现象的数据。

为了对所述降水观测仪进行测试和校验，则还需要有激光降水现象观测仪的测试装置。所述测试装置一般需要在降水观测仪的测量区域中利用某种方式模拟降水现象的发生，以测试降水观测仪的性能是否完好，测算是否精确。

现有技术中，采取在测量区域内释放自由落体钢珠的方式，以钢珠模拟降水粒子，达到仿真测试的目的。不过该方法的缺陷在于，测试过程中对于自由落体钢珠无法精确的进行控制，并且无法模拟高速降水粒子如冰雹，模拟程度比较单一，难以模拟如雨夹雪之类较为复杂的降水现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光降水现象观测仪的测试装置及方法，利用透明圆盘上的贴片模拟降水粒子，并控制透明圆盘在测试区域内旋转，以实现高精确度的降水仿真测试。

为实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种激光降水现象观测仪的测试装置，所述装置包括：

一个透明圆盘(1)，所述透明圆盘(1)通过连接轴(3)连接到驱动电机(4)，所述驱动电机(4)驱动所述透明圆盘(1)以特定的转速旋转；所述驱动电机(4)连接到电机驱动器(5)，所述电机驱动器(5)控制所述驱动电机(4)的转速；

所述透明圆盘(1)贴有模拟贴片(2)，所述模拟贴片(2)有已知的形状和尺寸，所述透明圆盘(1)置于所述激光降水现象观测仪的测试区域中旋转。

所述装置还包括：

所述驱动电机(4)通过升降支撑架(6)固定到调节底座(7)；所述升降支撑架(6)控制驱动电机(4)在Z轴方向上移动。

所调节底座(7)包括：

一条Y向滑轨(8)，所述升降支撑架(6)通过滑块(9)安装到所述Y向滑轨(8)上，Y向电机(10)驱动所述滑块(9)在所述Y向滑轨(8)上滑动，以使所述升降支撑架(6)及驱动电机(4)在Y轴方向上移动；

Y向滑轨(8)安装在平行的两条X向滑轨(11)上，所述X向滑轨(11)与所述Y向滑轨(8)相互垂直；X向电机(12)驱动所述Y向滑轨(8)在X向滑轨上滑动，以使所述升降支撑架(6)及驱动电机(4)在X轴方向上移动。

所述X向电机(12)和Y向电机(10)连接到电机驱动器(5)，所述电机驱动器(5)控制X向电机(12)和Y向电机(10)的启动与停止。

一种激光降水现象观测仪的测试方法，所述方法利用如权利要求1～4任意一项中所述的测试装置，具体包括以下：

将贴有模拟贴片的透明圆盘，置于所述激光降水现象观测仪的测试区域中旋转，所述模拟贴片符合预设的模拟数据；

采集激光降水现象观测仪输出的测试数据，并判断所述测试数据与所述模拟数据的差值是否在误差阈值范围之内，如果是则认为测试成功。

所述模拟数据包括，模拟贴片的形状和尺寸；模拟贴片在激光降水现象观测仪的测试区域中的线速度；则所述将贴有模拟贴片的透明圆盘，置于所述激光降水现象观测仪的测试区域中旋转，所述模拟贴片符合预设的模拟数据具体为：

将贴有满足预设形状和尺寸的模拟贴片的透明圆盘，置于所述激光降水现象观测仪的测试区域中以特定角速度旋转，以使所述模拟贴片达到符合模拟数据的线速度；

则所述激光降水现象观测仪输出的测试数据包括，测得降水粒子形状和尺寸，及降水粒子的降落速度。

所述模拟数据还包括：

利用所述模拟贴片的形状和尺寸、模拟贴片在激光降水现象观测仪的测试区域中的线速度和通过次数，推算得到标准降水量；

则所述激光降水现象观测仪输出的测试数据还包括，测量降水量。

所述模拟数据还包括：