專利名稱：一種大氣散射信號量測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及散射型能見度儀的標定、校準技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于散 射型能見度儀的標定、校準的大氣散射信號量測量裝置及方法。
背景技術(shù)：
能見度儀的測量分別是檢查能見度儀產(chǎn)品在生產(chǎn)周期、使用周期內(nèi)是否達 到或保持規(guī)定的技術(shù)精度，目前，能見度儀的標定、校準裝置包括校準板和安 裝校準板的支架，校準板是該標定、校準裝置的關(guān)鍵零件，校準板的結(jié)構(gòu)布局、 材料品質(zhì)、工藝流程、散射性能和阻光效果等因素容易造成標定、校準的誤差較大。
從理論上說，能見度儀的測量，能用兩種計算方法解決。 一種方法是計算
溶膠大氣的散射系數(shù)，另種方法是由溶膠大氣定向散射系數(shù)計算光輻射衰減量。
1) 溶膠大氣的散射系數(shù)a可由懸浮粒子的尺寸和密度分布進行函數(shù)積分計
算
f啦x
a = J印)嶺)7zrVr (1)
式中
a—立體散射系數(shù)；
r,和r,皿一氣懸體微粒的最小和最大半徑；
K (r)—散射效率因子；
N (r) —半徑為r的微粒的計數(shù)密度。
但是，懸浮粒子的尺寸和密度分布函數(shù)很難得到，所以，用積分計算大氣 散射系數(shù)幾乎沒有可能。
2) 光輻射被溶膠大氣散射的信號量可由接收/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)幾何函數(shù)在大氣樣 本路徑上的積分計算得到
4尸=尸0+(/)^ (2)
/1
式中
^-溶膠大氣散射的信號量； P。一發(fā)射器的光輻射功率；
。一定向散射系數(shù)；
G(/) —接收/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的幾何函數(shù)；
A和/2 —由接收器到散射體始點和終點的最小和最大距離； /一離接收光學(xué)系統(tǒng)的流動距離；
但是，接收/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的幾何函數(shù)計算十分復(fù)雜，常常不得不用實驗方法求 得，例如，把散射體放到空間不同點上，然后選用圖幅等數(shù)字計算方法，將實 驗數(shù)據(jù)進行積分，因此操作難度很大，效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于散射型能見度儀標定、校準的大氣散射信號 量測量裝置，操作簡便、測量精度高；本發(fā)明的另一目的是提供一種大氣散射 信號量測量方法，利用本發(fā)明提供的大氣散射信號量測量裝置進行高精度測量。
-種大氣散射信號量測量裝置，其中該裝置包括用于發(fā)射光線的光發(fā)射 器和具有至少兩對絲狀反射物固定裝置、用于安裝一根或兩根絲狀反射物的絲 狀反射物安裝架，以及用于接收絲狀反射物反射光線的光接收器，絲狀反射物 安裝架上各對絲狀反射物固定裝置的中間連線平行，絲狀反射物安裝架還具有 能固定在能見度儀上的固定底座，光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭 朝向絲狀反射物分設(shè)在絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)。
所述的大氣散射信號量測量裝置，其中分別固定在各對絲狀反射物固定 裝置上的絲狀反射物材料、規(guī)格相同。
所述的大氣散射信號量測量裝置，其中所述絲狀反射物采用玻璃纖維絲 或不銹鋼絲。
所述的大氣散射信號量測量裝置，其中絲狀反射物的直徑d小于lmm、大于0. Olmm，安裝在絲狀反射物安裝架上的兩根絲狀反射物間的距離L。大于10mm， 光發(fā)射器、光接收器分別與兩根絲狀反射物之間的距離均不小于300mm。
所述的大氣散射信號量測量裝置，其中所述絲狀反射物安裝架包括一矩 形安裝框架，所述各對絲狀反射物固定裝置分設(shè)在安裝框架的兩側(cè)框邊上，安 裝框架豎直固設(shè)在所述固定底座上面。
所述的大氣散射信號量測量裝置，其中所述固定底座包括一水平基準板，
所述，安裝框架豎直固設(shè)在該基準板上面，基準板的下面兩側(cè)相對各裝設(shè)有一夾
板，其中一個夾板上由外向內(nèi)穿設(shè)有一夾緊螺栓；安裝框架豎直固定在基準板 上面。
一種大氣散射信號量測量方法，其中包括如下步驟
a) 、取一根絲狀反射物固定在絲狀反射物安裝架上的一對絲狀反射物固定 裝置上，將絲狀反射物安裝架固定到被檢散射型能見度儀上，將光發(fā)射器的光 發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向該絲狀反射物分設(shè)在該絲狀反射物的入射光
側(cè)、反射光側(cè)，記錄光接收器的感測輸出值Pl，其中，Pl=Pa+Pk……(l)，Pa為 大氣散射信號量，Pk為該絲狀反射物反射信號量；
b) 、取另一根絲狀反射物固定在絲狀反射物安裝架上的另一對絲狀反射物 固定裝置上，將光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向該兩絲狀反射 物分設(shè)在該兩絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)，記錄光接收器的感測輸出值 P2，其中，P2=Pa+2Pk......(2);
c) 、根據(jù)式(1)、 (2)計算大氣散射信號量Pa二2Pl-P2。 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案將達到如下的技術(shù)效果
本發(fā)明大氣散射信號量測量裝置中，絲狀反射物的直徑d遠遠大于光輻射 的波長A，故只考慮絲狀反射物的反射而不計其繞射；兩根絲狀反射物間的距 離L。遠遠大于絲狀反射物的直徑d，故不考慮絲狀反射物間的重復(fù)反射；光輻射 視場角有限(為30度以內(nèi))且沿切向射向絲狀反射物，故取絲狀反射物的表面反射系數(shù)為l;接收器接收到的光輻射信號，只包括大氣散射信號和1根或2根 絲狀反射物表面反射信號，本發(fā)明的測量方法是分別測量1根絲狀反射物和2 根絲狀反射物的反射信號量(Pl、 P2)，通過計算公式Pa=2Pl_P2，即可計算得 到大氣散射信號量Pa。因此可見，本發(fā)明的大氣散射信號量測量裝置和方法進 行大氣散射信號量的測量操作十分簡便；另外，因接收器接收到的光輻射信號 只包括大氣散射信號和1根或2根絲狀反射物表面反射信號，兩根絲狀反射物 規(guī)格相同，且同采用反射系數(shù)高的玻璃纖維絲或不銹鋼絲，可提高測量的精度。


圖1為本發(fā)明散射型能見度儀標定、校準用大氣散射信號量測量裝置中光 發(fā)射器、光接收器與一根絲狀反射物的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)示意圖的A向示圖3為本發(fā)明散射型能見度儀標定、校準用大氣散射信號量測量裝置中光 發(fā)射器、光接收器與兩根絲狀反射物的結(jié)構(gòu)示意圖4為絲狀反射物安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例
一種大氣散射信號量測量裝置，包括光發(fā)射器l、光接收器2和第一絲狀反
射物3、第二絲狀反射物4以及絲狀反射物安裝架5;其中，第一、第二絲狀反 射物3、 4規(guī)格相同，直徑為0.2mm，均采用玻璃纖維絲(也可都采用不銹鋼絲)。 圖1為光發(fā)射器1、光接收器2與一根絲狀反射物(本實施例采用第一絲狀 反射物3，第一絲狀反射物3固定在絲狀反射物安裝架5上的一對絲狀反射物固 定裝置9上，絲狀反射物安裝架5固定在待測能見度儀上，絲狀反射物安裝架5 的結(jié)構(gòu)見圖4)進行測量的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)示意圖的A向示圖， 光發(fā)射器1的光發(fā)射頭、光接收器2的光接收頭朝向第一絲狀反射物3，分設(shè)在 第一絲狀反射物3的入射光側(cè)、反射光側(cè)，光發(fā)射器1的光發(fā)射頭發(fā)射的光線照射在第一絲狀反射物3的表面并切向反射，光接收器2的光接收頭接收大氣
散射信號以及該反射信號，在其感測輸出端輸出一感測值P1，其中，感測值P1
是大氣散射信號量Pa與第一絲狀反射物反射的光信號量Pk之和，即 Pl=Pa+Pk……(1)，記錄該感測值Pl 。
圖3為光發(fā)射器1、光接收器2與第一絲狀反射物3、第二絲狀反射物4進 行測量的結(jié)構(gòu)示意圖(第二絲狀反射物4安裝在絲狀反射物安裝架5上的另一 對絲狀反射物固定裝置9，上)，第一絲狀反射物3、第二絲狀反射物4平行、 間隔，距離20mm左右，光發(fā)射器l的光發(fā)射頭、光接收器2的光接收頭朝向兩 根絲狀反射物3、 4，分設(shè)在兩絲狀反射物3、 4的入射光側(cè)、反射光側(cè)，其中， 光發(fā)射器1的光發(fā)射頭、光接收器2的光接收頭與兩根絲狀反射物3、 4之間的 距離在800mm左右。光發(fā)射器1的光發(fā)射頭發(fā)射的光線照射在第一、第二絲狀 反射物3、 4的表面并切向反射，光接收器2的光接收頭接收大氣散射信號以及 兩絲狀反射物分別反射的信號，在其感測輸出端輸出一感測值P2，其中，感測 值P2是大氣散射信號量Pa、第一絲狀反射物反射的光信號量Pk、第一絲狀反 射物反射的光信號量Pk之和，即P2寸a+2Pk……(2)，記錄該感測值P2。
根據(jù)式(1)、 (2)即可計算大氣散射信號量P^2P1-P2，根據(jù)得到的大氣散 射信'號量Pa，即能夠?qū)Υ郎y能見度儀進行標定、校準。
絲狀反射物安裝架5的結(jié)構(gòu)如圖4所示，該安裝架5包括一安裝框架6和 一底座7，安裝框架6上至少設(shè)有兩對絲狀反射物固定裝置，本實施例中為三對， 其中兩對絲狀反射物固定裝置9、 9'分別固定絲狀反射物3、 4;本實施例中絲 狀反射物固定裝置為垂直穿入框邊內(nèi)的螺釘，每對中的兩個固定裝置對稱分設(shè) 在安裝框架6左右兩側(cè)框邊上，用于固定和調(diào)整絲狀反射物，各對固定裝置的 兩固定裝置間的連線平行。
.該底座7包括一水平基準板10，安裝框架6豎直固定在基準板10上面，如 圖4，基準板10的下面兩側(cè)相對各裝設(shè)有一夾板11、 ll'，其中一個夾板ll'上由外向內(nèi)穿設(shè)有一夾緊螺栓12;可將兩夾板ll、 11，卡在能見度儀上，旋緊 夾緊螺栓l2，使絲狀反射物安裝架5固定在能見度儀上，防止其搖晃、移動影
響測量精度。
權(quán)利要求
1、一種大氣散射信號量測量裝置，其特征在于該裝置包括用于發(fā)射光線的光發(fā)射器和具有至少兩對絲狀反射物固定裝置、用于安裝一根或兩根絲狀反射物的絲狀反射物安裝架，以及用于接收絲狀反射物反射光線的光接收器，絲狀反射物安裝架上各對絲狀反射物固定裝置的中間連線平行，絲狀反射物安裝架還具有能固定在能見度儀上的固定底座，光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向絲狀反射物分設(shè)在絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)。
2、 如權(quán)利要求l所述的大氣散射信號量測量裝置，其特征在于分別固定 在各對絲狀反射物固定裝置上的絲狀反射物材料、規(guī)格相同。
3、 如權(quán)利要求2所述的大氣散射信號量測量裝置，其特征在于所述絲狀反射物采用玻璃纖維絲或不銹鋼絲。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的大氣散射信號量測量裝置，其特征在于絲狀反射物的直徑d小于lmm、大于O.Olmrn，安裝在絲狀反射物安裝架上的兩根絲 狀反射物間的距離L。大于10mm，光發(fā)射器、光接收器分別與兩根絲狀反射物之 間的距離均不小于300mm。
5、 如權(quán)利要求1所述的大氣散射信號量測量裝置，其特征在于所述絲狀 反射物安裝架包括一矩形安裝框架，所述各對絲狀反射物固定裝置分設(shè)在安裝 框架的兩側(cè)框邊上，安裝框架豎直固設(shè)在所述固定底座上面。
6、 如權(quán)利要求5所述的大氣散射信號量測量裝置，其特征在于所述固定底座包括一水平基準板，所述安裝框架豎直固設(shè)在該基準板上面，基準板的下面兩側(cè)相對各裝設(shè)有一夾板，其中一個夾板上由外向內(nèi)穿設(shè)有一夾緊螺栓；安 裝框架豎直固定在基準板上面。
7、 一種大氣散射信號量測量方法，其特征在于包括如下步驟a)、取一根絲狀反射物固定在絲狀反射物安裝架上的一對絲狀反射物固定裝置上，將絲狀反射物安裝架固定到被檢散射型能見度儀上，將光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向該絲狀反射物分設(shè)在該絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)，記錄光接收器的感測輸出值Pl，其中，Pl=Pa+Pk……(l)，Pa為大氣散射信號量，Pk為該絲狀反射物反射信號量；b) 、取另一根絲狀反射物固定在絲狀反射物安裝架上的另一對絲狀反射物 固定裝置上，將光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向該兩絲狀反射 物分設(shè)在該兩絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)，記錄光接收器的感測輸出值 P2，其中，P2=Pa+2Pk......(2);c) 、根據(jù)式(1)、 (2)計算大氣散射信號量P^2P1-P2。
全文摘要
一種大氣散射信號量測量裝置，包括光發(fā)射器、具有至少兩對絲狀反射物固定裝置用于安裝一根或兩根絲狀反射物的絲狀反射物安裝架、用于接收絲狀反射物反射光線的光接收器，絲狀反射物安裝架上各對絲狀反射物固定裝置的中間連線平行，絲狀反射物安裝架還具有能固定在能見度儀上的固定底座，光發(fā)射器的光發(fā)射頭、光接收器的光接收頭朝向絲狀反射物分設(shè)在絲狀反射物的入射光側(cè)、反射光側(cè)。一種大氣散射信號量測量方法，是分別測得1根、2根絲狀反射物反射的光信號量P1、P2，計算出大氣散射信號量Pa＝2P1-P2。本發(fā)明的裝置、方法操作簡便、測量效率高。
文檔編號G01N21/49GK101498663SQ200810049210
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者佟增亮, 曲來世, 李春亮, 格里森, 沙廣軍 申請人:凱邁(洛陽)測控有限公司