[发明专利]一种前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法及装置

说明书

本发明提供了一种前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法、装置，该方法包括：利用滴谱仪测量具有不同粒子直径的降水粒子所对应的光强信号值，并建立粒径对照表，其中，粒径对照表包括粒子直径集合和测量得到的光强信号值集合，并记录有粒子直径与测量的光强信号值的一一对应关系；利用粒子直径集合和光强信号值集合对预先建立的映射关系函数进行迭代计算，以确定出符合预设收敛条件的映射关系函数的计算参数，其中，映射关系函数为利用计算参数建立的以光强信号值为自变量，以粒子直径为因变量的关系函数。使用该前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法无需其他繁琐的复杂逻辑，不仅减少了计算量，还提高了粒子直径与光强信号值之间映射关系函数的准确性。

技术领域

本发明涉及滴谱仪检测技术领域，具体涉及一种前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法及装置。

背景技术

在气象观测应用领域，毛毛雨、大雨、冰雹、雪花等气象均可以利用雨滴谱仪进行监测，雨滴谱仪是降水微物理特征的重要观测测量仪器，雨滴谱仪可以通过声学、撞击、光学等方式检测。利用光学的检测方法，在现有技术中常采用基于相机对降水粒子直径进行拍摄捕捉以及基于光束取样的光强时间序列进行分析降水粒子直径的方法。基于相机对降水粒子直径进行拍摄捕捉，能够直观的从图像中提取降水粒子尺寸，但处理过程相对复杂，需要从背景中提取目标粒子，再对粒子轮廓进行提取，不仅需要选取均匀的光源，且图像信息量过大，对图像信息的处理要求过高。

例如：一维线阵成像分析是目前使用较多的方法，而由于一维线阵成像分析方法可以直接获取降水粒径的直接信息，因此，很多时候用户对该方法更具倾向性。而实际上一维线阵成像分析方法在采样较小的降水粒子直径时，其准确性存在较大的局限。

其次，基于光束取样的光强时间序列进行分析降水粒子直径的方法，也是目前使用较多的方法，例如：在中国专利《一种激光降水天气现象的测量方法和激光降水天气现象仪》(201210251284.2)中公开了对激光式雨滴谱仪相关原理的详细阐述，具体地，激光发射部分会产生2个薄片光束，可以称为光带，探测器在对面接收，当降水粒子下落穿过薄片光束过程时，会形成对应的光强信号的脉冲强度的变化，通过对光强信号的特征分析，能够建立光强信号与降水粒子直径之间的关系。但在现有技术中光强信号与降水粒子直径之间关系的建立均存在准确性相对较低、计算量大、功耗大的问题。

发明内容

因此，本发明要解决现有技术中关于光强信号与降水粒子直径之间关系的建立均存在准确性相对较低、计算量大的技术问题，从而提供一种前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法及装置。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种前散型薄片光束取样滴谱仪校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用滴谱仪测量具有不同粒子直径的降水粒子所对应的光强信号值，并建立粒径对照表，其中，所述粒径对照表包括粒子直径集合和测量得到的光强信号值集合，并记录有粒子直径与测量的光强信号值的一一对应关系；

利用所述粒子直径集合和所述光强信号值集合对预先建立的映射关系函数进行迭代计算，以确定出符合预设收敛条件的映射关系函数的计算参数，其中，所述映射关系函数为利用所述计算参数建立的以光强信号值为自变量，以粒子直径为因变量的关系函数。

可选地，所述利用所述粒子直径集合和所述光强信号值集合对预先建立的映射关系函数进行迭代计算，以确定出符合预设收敛条件的映射关系函数的计算参数，包括：

步骤a，建立初始映射关系函数，确定所述初始映射关系函数的计算参数的参数类型；

步骤b，选取所述粒径对照表中的多组训练数据，代入所述初始映射关系函数，得到多项关于所述计算参数的关系式；

步骤c，利用所述多项关于所述计算参数的关系式，求解得到所述计算参数，得到中间映射关系函数；