[发明专利]一种基于扫描方式的透射仪测量光路自动准直系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透射仪光学对准方法，尤其是基于扫描方式的透射仪测量光 路自动准直系统与方法。

背景技术

能见度是气象观测的重要要素之一，用于了解大气稳定性，判定气团性质。 能见度根据目标物之间的亮度对比或目标物能否被看见，用一个距离上的概念描 述大气的可见度，它的准确监测对于气象、交通、民航和农业生产都有着重要的 指导意义。目前世界上普遍使用的能见度仪有透射式能见度仪，散射式能见度仪 和激光雷达能见度仪。透射式能见度仪又称透射计或透射表，分为双端式和单端 式，通过测量大气透过率来获取能见度值。双端式透射仪在工作时，用光发射器 照射被测样本，接收器测量衰减后的光辐射，通过大气样本透过率来计算能见度 值。透射式能见度仪的优点在于不用对大气作任何假设以探测大气透过率或消光 系数,其采样体积大,测量精度高。由于透射仪测量精度高，已广泛应用于机场 跑道能见度测量，但我国目前还没有完全自主知识产权的透射仪和相关的标定设 备，使用的大多是芬兰Visala公司的产品。虽然透射仪精度高，但也有其局限 性，当大气能见度较大时,其探测结果对光源的标定误差、透射光的探测误差和 镜头的污染非常敏感,并且需要较长的基线,占地面积大。因此，在双端式透射 仪进行安装时，都要进行人工初步对准，主要通过在能见度测量过程中补偿由于 测量光路准直偏差造成的能见度测量误差。在仪器进行能见度测量之前，通过不 断寻找使得接收端能量最大的位置作为测量光路的准直位置。该过程较为复杂， 时间较长。然而在没有配套的标定设备情况下，只能依赖间隔一段时间后再次进 行人工对准，其结果是导致在下次未人工对准时，由于外界环境变化以及仪器振 动等引起的光路收发不一致进而导致探测精度下降。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是，改进透射仪测量光路准直方法，提供一 种准直过程自动化、准直精度高、准直时间短、易于在透射仪测量系统中应用的 透射仪测量光路准直系统与方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于扫描方式的透射仪 测量光路自动准直系统，其特征在于，包括发射单元、光源控制单元、电机驱动 一单元、电机驱动二单元、位置信息采集一单元、位置信息采集二单元、中央处 理器一单元、接收单元、光强信息采集单元、电机驱动三单元、电机驱动四单元、 位置信息采集三单元、位置信息采集四单元、中央处理器二单元和控制中央处理 器一、二单元的主控单元；所述的发射单元包括LED光源和发射光学模块，为透 射仪进行能见度测量和测量光路准直提供探测光束；所述的光源控制单元用来驱 动发射单元中的LED光源，保证光源发光稳定性；所述的电机驱动一单元用来驱 动发射单元进行水平方向的位置调整；所述的电机驱动二单元用来驱动发射单元 进行垂直方向的位置调整；所述的位置信息采集一单元用来采集发射单元进行水 平位置调整时的位置信息；所述的位置信息采集二单元用来采集发射单元进行垂 直位置调整时的位置信息；所述的接收单元包括光电传感器模块和接收光学模块， 用来将探测光束中经过一定基线长度大气传输后能被接收单元接收的部分光束 进行光电转换；所述光强信息采集单元用来采集接收单元接收到的光强信息；所 述的电机驱动三单元用来驱动接收单元进行水平方向的位置调整；所述的电机驱 动四单元用来驱动接收单元进行垂直方向的位置调整；所述的位置信息采集三单 元用来采集接收单元水平位置调整过程中的位置信息；所述的位置信息采集四单 元用来采集接收单元垂直方向位置调整过程中位置信息；所述的中央处理器一单 元用来存储发射单元位置信息,中央处理器一单元同时向中央处理器二单元发送 采集光强信息命令、中央处理器二单元存储采集到的光强信息并传送，中央处理 器一单元再根据采集到的光强信息和位置信息计算得到发射单元的准直位置；所 述的中央处理器二单元用来存储接收单元位置信息和光强信息，并根据位置信息 和光强信息计算接收单元的准直位置；所述的主控单元用来发送测量光路准直操 作命令并控制中央处理器一、二单元并控制电机驱动一、二、三、四单元；，控 制系统工作；