[发明专利]一种多功能高精度大气能见度仪及能见度测量方法

权利要求书

1.一种多功能高精度大气能见度仪，其特征在于：包括外壳，所述外壳的内部设有电源、电源控制器、望远镜、激光触发器、激光器、耦合器、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、窄带滤光片、FPGA核心控制与数据处理模块、光电探测器和外部环境探测模块，所述外壳的右侧表面设有安装孔，所述望远镜的镜头固定在外壳的安装孔内，所述外壳的前侧表面设有激光触发器按键和液晶显示屏，所述电源通过电源控制器分别与所述激光触发器、激光器、光电探测器、FPGA核心控制与数据处理模块、外部环境探测模块和液晶显示屏电连接，所述激光触发器按键和FPGA核心控制与数据处理模块电连接，所述FPGA核心控制与数据处理模块和激光触发器电连接，所述激光触发器和激光器电连接且激光器用于产生激光束并发射激光束到耦合器，所述耦合器的焦点处设置有收发一体同轴光纤束的发射端，所述收发一体同轴光纤束的公共端位于望远镜的焦点处，所述收发一体同轴光纤束的接收端位于第一聚焦透镜的焦点处，所述窄带滤光片安装在第一聚焦透镜和第二聚焦透镜之间，所述第二聚焦透镜安装在窄带滤光片和光电探测器之间，所述光电探测器和FPGA核心控制与数据处理模块电连接，所述外部环境探测模块和FPGA核心控制与数据处理模块电连接，所述FPGA核心控制与数据处理模块和液晶显示屏电连接。

2.根据权利要求1所述的多功能高精度大气能见度仪，其特征在于：所述FPGA核心控制与数据处理模块包括A/D模数转换模块、FIFO存储器、能见度反演数据处理系统、液晶显示屏控制模块、按键控制模块、存储器和串行通信模块，所述A/D模数转换模块分别与外部环境探测模块和FIFO存储器电连接，所述FIFO存储器与能见度反演数据处理系统电连接，所述能见度反演数据处理系统分别与存储器和液晶显示屏控制模块电连接，所述存储器与串行通信模块电连接，所述液晶显示屏控制模块与液晶显示屏电连接，所述激光触发器按键通过按键控制模块与激光触发器电连接。

3.根据权利要求2所述的多功能高精度大气能见度仪，其特征在于：所述外部环境探测模块包括GPS天线、GPS模块、温度传感器、湿度传感器、气压传感器和倾角传感器，所述GPS天线与GPS模块电连接，所述GPS模块、温度传感器、湿度传感器、气压传感器以及倾角传感器均与A/D模数转换模块电连接。

4.根据权利要求1所述的多功能高精度大气能见度仪，其特征在于：所述望远镜采用施密特-卡塞格林望远镜，所述电源控制器包括电源开关，所述电源开关位于所述外壳的前侧表面。

5.根据权利要求4所述的多功能高精度大气能见度仪，其特征在于：所述的施密特-卡塞格林望远镜包括非球面施密特校正板、球面副镜、球面主镜和准直透镜。

6.一种基于权利要求3所述的多功能高精度大气能见度仪的能见度测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1：湿度传感器实时测量外部环境的相对湿度信息并发送相对湿度信息的信号到A/D模数转换模块，A/D模数转换模块对信号进行模数转换并将相对湿度信息存放到FIFO存储器，FIFO存储器将缓存数据输出到能见度反演数据处理系统，能见度反演数据处理系统根据外部环境的相对湿度的大小判断大气状况；

步骤2：倾角传感器实时测量大气能见度仪的倾斜角度并发送倾斜角度信号到A/D模数转换模块，A/D模数转换模块对信号进行模数转换并将倾斜角度数据存放到FIFO存储器，FIFO存储器将缓存数据输出到能见度反演数据处理系统，能见度反演数据处理系统判断倾斜角度的大小，若倾斜角度小于5度，则能见度反演数据处理系统采用大气水平能见度的测量方法计算大气消光系数，否则，能见度反演数据处理系统采用大气斜程能见度的测量方法计算大气消光系数；

步骤3：根据步骤2计算的大气消光系数确定大气的能见度值；

步骤4：能见度反演数据处理系统将大气的能见度值和大气状况发送到液晶显示屏控制模块，液晶显示屏控制模块控制液晶显示屏，液晶显示屏显示大气的能见度值和大气状况，能见度反演数据处理系统将大气的能见度值和大气状况发送到存储器，存储器存储大气的能见度值和大气状况。