[发明专利]双通道前向散射能见度检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明公开了双通道前向散射能见度检测装置及检测方法，属于大气能见度检测的技术领域。

背景技术

能见度的概念最早来源于气象部门，所以在没有特殊说明的情况下，通常所称的能见度就是指大气能见度。能见度通常是视力正常的人在白天无云的天空背景下能够辨认出一个视角为0.5°～5°的黑色目标物体轮廓和形体的最大距离。在夜间则是在黑色背景下能够辨认出一定强度的灯光的最大距离。从上述定义可以知道能见度取决于人眼的生理特性，目标物和背景的光学性质，以及人与目标物间的大气的物理性质。

Koschmieder提出了的“大气光”亮度传输公式，成为白天能见度测量的基本理论，而Allard用灯光照度传输公式补充了夜晚能见度的测量理论，从而形成了完整的能见度测量的理论基础。在这些公式中都揭示了能见度与大气的消光系数有着直接的关系，所以我们只要测得大气消光系数就可以通过计算得到相应的能见度值。而能见度测量仪就是根据这个原理，通过直接或者间接地测量大气的消光系数来获得能见度的仪器。

现有的能见度检测仪有：仅包含一个发射端和一个接收端的检测装置；包含一个发射端和两个接收端的检测装置。仅包含一个发射端和一个接收端的检测装置：在恶劣环境应用因为接收端镜头容易受到灰尘污染的缘故，接收端接收的前向散射信号强度降低，导致检测的大气能见度有正方向误差。包含一个发射端和两个接收端的检测装置：在恶劣环境应用因为两个接收端镜头容被灰尘污染的程度有差异的缘故，检测的大气能见度存在误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了双通道前向散射能见度检测装置及检测方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

双通道前向散射能见度检测装置，包括第一、第二发射端，第一、第二接收端、控制器，其中：所述第二接收端设置在第一发射端光信号直接传播路径上，所述第一接收端设置在第二发射端光信号直接传播路径上，所述第一发射端、第二发射端、第一接收端、第二接收端，分别与控制器连接。

所述双通道前向散射能见度检测装置中，述第一、第二发射端的结构相同，所述第一、第二接收端的结构相同，其中：

所述第一、第二发射端，均包括置于壳体内的光发射器、发射端凸透镜、发射端驱动电路，所述发射端驱动电路输入端与光发射器连接，所述发射端驱动电路输出端与控制器连接，所述发射端凸透镜设置在光发射器的光轴上；

所述第一、第二接收端，均包括置于壳体内的接收端凸透镜、光接收器、接收端驱动电路。所述接收端凸透镜设置在光接收器光轴上，所述接收端驱动电路输入端与光接收器连接，所述接收端驱动电路输出端与控制器相连。

所述双通道前向散射能见度检测装置中，光发射器的功率为20mW至200mW，第一发射端与第一接收端的间距、第二发射端与第二接收端的间距均为8厘米至40厘米。

所述双通道前向散射能见度检测装置检测大气能见度的方法，包括如下步骤：

步骤1，设置第一接收端与第二接收端之间的夹角θ，确定散射相函数的取值，其中，20°≤θ≤50°；

步骤2，开启第一发射端向被测气团发射检测光，采集第一接收端接收的强度为I₁₁(θ)的前向散射信号以及第二接收端接收的强度为I₁₂(0)的直接信号，结合步骤1中确定的散射相函数取值，得到第一发射端前向散射的大气能见度V1；

步骤3，开启第二发射端向被测气团发射检测光，采集第二接收端接收的强度为I₂₂(θ)的前向散射信号以及第一接收端接收的强度为I₂₁(0)的直接信号，结合步骤1中确定的散射相函数取值，得到第二发射端前向散射的大气能见度V2；

步骤4，由表达式得到大气能见度测量值。

所述利用双通道前向散射能见度检测装置检测大气能见度的方法，还包括步骤5：重复步骤1至步骤4得到大气能见度的多次检测值，求解大气能见度多次检测值的几何平均值作为大气能见度取值。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：避免了现有技术中在接收端镜头被污染时测量精度降低的缺陷，同时避免了现有技术中两个接收端要求保持高度一致性的缺陷。

附图说明

图1为现有技术一所述大气能见度检测装置的示意图。

图2为现有技术二所述大气能见度检测装置的示意图。

图3为本发明所述大气能见度检测装置的示意图。