[发明专利]前向散射传感器

说明书

一种前向散射传感器，包括：发射单个光片的发射器；接收器，其与光片的传播路径偏离并且观察从通过由光片的传播路径和接收器的视场的交叉部定义的测量体积下落的颗粒散射的光；包括分析器的控制实体，分析器记录描述作为时间的函数的由接收器捕获的光的强度的测量信号，基于测量信号的时间区段来执行降水分析，分析包括在测量信号的时间区段中识别一个或多个双峰，每个双峰表示相应液滴，并包括表示在进入测量体积时从相应液滴的底部折射的光的第一峰和表示在从测量体积离开时从相应液滴的顶部反射的光的第二峰；至少部分地基于识别的一个或多个双峰来导出一个或多个降水参数；至少部分地基于导出的一个或多个降水参数来导出一个或多个降水指示。

技术领域

本发明涉及一种用于气象应用程序的前向散射传感器的操作。特别地，本发明的非限制性示例实施例涉及提供一种能够进行准确且可靠的降水分析的前向散射传感器。

背景技术

利用前向散射原理的传感器设备广泛应用于例如用于大气可见性的测量和/或用于降水测量的大气和气象研究。这里，我们将这种传感器设备称为前向散射传感器。

使用前向散射传感器执行的测量基于对从大气中的颗粒散射的光的分析：发射器向接收器发送锥形光束，使得其偏离发射器和接收器之间的直接路径，而接收器捕获从大气中的颗粒散射的光。接收器向处理单元提供描述捕获的光的信号，然后处理单元可以计算与可见性和降水有关的感兴趣的气象参数。

尽管提供了用于分析与可见性和降水有关的某些参数的良好工作框架，但是已知的前向散射传感器提供了降水的详细分析的有限能力，同时它们也提供有限的准确性和可靠性，尤其是在低强度降水事件时。此外，用于大气和气象研究的前向散射传感器通常安装在室外以便连续操作，并且其可以保持操作数年。环境条件可能导致前向散射传感器的光学(和其他)部件的逐渐污染和磨损，这反过来劣化了从前向散射传感器获得的测量结果的准确性和可靠性。可能影响前向散射传感器的测量性能的另一个因素是，由于在现场条件下的连续操作，它易受外部冲击的影响，该外部冲击可能不足以引起实际损坏，但仍可能对发射器和接收器之间的对准产生不利影响，从而可能导致测量性能受损。

发明内容

因此，本发明的至少一些实施例的目的是提供一种能够确保前向传感器的测量结果的准确性和可靠性的技术。

根据示例实施例，提供了一种用于降水分析的前向散射传感器，该前向散射传感器包括：发射器，其被布置为发射单个光片(light sheet)；接收器，其从光片的传播路径偏离，并且被布置为观察从通过测量体积下落的颗粒散射的光，所述测量体积由光片的传播路径和接收器的视场的交叉部定义；以及，控制实体，其包括分析器，该分析器被布置为记录描述作为时间的函数的由接收器捕获的光的强度的测量信号，其中，该分析器被布置为：在测量信号的时间区段的基础上来执行降水分析，该分析包括在测量信号的所述时间区段中识别一个或多个双峰，一个或多个双峰每个表示相应液滴，并包括表示在进入所述测量体积时从相应液滴的底部折射的光的第一峰和表示在从所述测量体积离开时从所述相应液滴的顶部反射的光的第二峰；至少部分地基于所识别的一个或多个双峰来导出一个或多个降水参数；以及，至少部分地基于所导出的一个或多个降水参数来导出一个或多个降水指示。

在本专利申请中呈现的本发明的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”及其衍生词在本专利申请中用作不排除存在也未记载的特征的开放式限制。除非另外明确说明，否则下文描述的特征可相互自由组合。

在所附权利要求中阐述了本发明的一些特征。然而，当结合附图阅读时，从以下对一些示例实施例的描述，将最好地理解本发明的关于其构造和操作方法的各方面以及其附加的目的和优点。

附图说明

在附图的图中，通过示例而非限制的方式示出了本发明的实施例，其中

图1A示意性地说明了根据示例的前向散射传感器的一些组件；

图1B示意性地说明了根据示例的前向散射传感器的一些组件；