全天候长距离透射式大气能见度仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气象领域中气象光学视距的测量装置，特别是一种全天候长距离透射 式大气能见度仪。
【背景技术】
[0002] 气象光学视距测量装置主要用于飞机跑道、航运、陆路交通运输等领域当时气象 条件下的最大光学视距，是这些领域中气象参数的重要参数之一。
[0003] 气象光学视距测量（观测）通常采用以下几种方法：
[0004] 1.目视观测（主观观测）：是指人工观测，目视观测结果会因观测条件不同结果相 差很大，比如观测点高度，观测范围和观测者的视力和训练和心理状态等。
[0005] 2.器测：借助物理测试仪器定量化测量气象光学视距，主要方法包括前向散射法 和透射法。前向散射测量法通过测量接收器附近的散光强度获得数据，该数据仅代表测量 点附近的测量结果，因此测量值的不确定度较高。
[0006] 3.常见的透过式能见度测量装置为色温为2700K时白炽灯发出的平行光束被大 气吸收和散射后，光束的光通量衰减到5%时的最远距离，因此该装置采用的是透过率测量 方法。透射式能测量法采用直接测量大气透过率方法获得气象能见度，主要优点是点到点 测量，因此测量精度明显高于散射测试方法。但是与散射式相比技术难度大且造价相对较 高，因此适合于对气象条件要求更高的场景使用，如机场、海面、港口等。
[0007] 目前，机场、海面、港口等应用的气象光学视距的获取主要以目视观测为主，既不 科学也不准确。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种全天候长距离透射式大 气能见度仪，解决了 IOOm远距离下满足大气透过率的测量要求，以适用于长期的野外作 业，克服外界环境的变化而对其内部器件的干扰，证测量精度。
[0009] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0010] 全天候长距离透射式大气能见度仪，该大气能见度仪包括光学发射器和光学接收 器；所述发射器包括第一密封腔和第一外壳，所述第一密封腔内设置有LED光源和调制光 驱动器，所述LED光源在所述调制光驱动器的作用下发出固定频率的方波辐射，所述调制 光驱动器与所述接收器连接，向接收器发送与所述方波辐射信号具有同相位、同频率的同 步信号；接收器包括第二密封腔和第二外壳，所述第二密封腔内设置有探测器和与其连接 的探测器放大电路，所述探测器用于接收发射器发出的光辐射，所述探测器放大电路接收 所述同步信号，以同步信号为基准并对经过探测器转换的信号进行同步处理，以此去除背 景福射。
[0011] 进一步，所述接收器的探测器放大电路为锁相放大器。
[0012] 进一步，所述第一密封腔和所述第二密封腔上设置有玻璃窗，所述玻璃窗的内表 面上镀有电加热膜，玻璃窗的外表面上镀有憎水膜/亲水膜，玻璃窗通过压盖压扣在其安 装框架上，玻璃窗与所述安装框架之间设置有环形压圈，所述压圈面向玻璃窗的一侧嵌装 有"0"型密封圈，安装框架在面向压圈的一侧嵌装有另一"0"型密封圈，两个"0"型密封圈 挤压压圈使玻璃窗与其安装框架之间气密封。
[0013] 进一步，所述第一密封腔和所述第二密封腔内部通有高于环境大气压力的惰性气 体，第一密封腔与所述第一外壳通过支撑柱连接，并悬置于第一外壳中，所述第二密封腔与 所述第二外壳之间同样通过支撑柱连接，并悬置于第二外壳中，在第一密封腔和第二密封 腔连接有半导体制冷装置和电加热带，第一密封腔和第二密封腔外侧包覆有保温层。
[0014] 进一步，所述第一密封腔和所述第二密封腔中设置有温度传感器，所述温度传感 器与温控开关连接，所述温控开关与所述半导体制冷装置和所述电加热带连接，温度开关 器接收温度传感器的温度信号，并根据该温度信号与预设阀值进行比较，进而控制半导体 制冷装置或电加热带使内腔保持恒温。
[0015] 进一步，所述第一密封腔和所述第二密封腔中设置有湿度传感器和压力传感器， 所述湿度传感器和所述压力传感器与PC端连接，将湿度信息和压力信息反馈给所述PC端。
[0016] 进一步，所述半导体制冷装置连接有散热风扇，该散热风扇安装在所述第一外壳 和所述第二外壳的外侧的风道内，该风道的进口连接大气，出口分别位于发射器的玻璃窗 和接收器的玻璃窗附近，使气流吹在这两个玻璃窗的外表面。
[0017] 进一步，所述风道的出口小于风道的进口；所述散热风扇位于所述发射器和所述 接收器的后部，风道的出口位于所述光路发射窗口和所述光路接收窗口的上方，且位于遮 阳罩内。
[0018] 进一步，在所述发射器和所述接收器上安装有光路校准装置，该光路校准装置包 括发出在阳光下可见的单色光束的激光器和靶面，所述激光器安装在发射器上，激光器发 出的单色光束与发射器发射光路轴线相平行，所述靶面安装接收器上，根据单色光束照射 在靶面上的光斑调节所述发射器和所述接收器的相对位置，使发射器发出光路覆盖在接收 器上。
[0019] 进一步，所述激光器通过其安装座装于所述发射器的正下方，所述靶面设置在所 述接收器的正下方，靶面上设置有靶心，所述靶心到接收器的光路轴线距离与激光器到发 射器的光路轴线的距离相等。
[0020] 进一步，所述激光器为能够发出绿光的激光器。
[0021] 本发明的全天候长距离透射式大气能见度仪的有益效果在于：利用了背景辐射多 为直流或低频辐射的特点，调制LED光源使其发出固定频率的辐射信号，再使接收端只接 收该固定频率的辐射信号的方法，来屏蔽背景辐射；由于接收端的调制驱动完全由电子学 信号产生，且LED光源具有较高的时间响应速度特点，因此相对于传统的机械调制器减少 了结构的复杂性，调制的波形也更加理想；在玻璃窗上设置了电加热膜和憎水膜/亲水膜， 防止环境空气中的水份在玻璃窗表面结霜、结露，保护玻璃窗始终保持干燥，提高大气能见 度仪的测量精度，使其能够适应常年户外工作；利用半导体制冷装置和电加热带来调节内 腔中的温度，使其保持在设定的工作温度范围内，气体密封的内腔能够避免外界湿度和气 压变化对内部元器件和窗口内表面的影响，通入氮气避免内部元器件的老化，压力高于大 气压能够在使用中保证环境空气不会进入内腔，由已知热阻材料制成的支撑柱和保温层能 够降低内腔与外界的传热；利用半导体制冷装置的散热风扇作为动力源，将经过散热风扇 的热风送至发射器的光路发射窗口和接收器的光路接收窗口，经过散热风栅的气流温度会 提升到40-60°C，利用这股热气流来驱散停落在窗口上的蚊虫，有效利用了原本废弃的动能 和热能；风道出口缩口能够在风扇风量不变的前提下提高风压，使蚊虫更不容易停落在窗 口镜片前或者飞入风道内部；利用平行于发射器发出光路的彩色光束，来校准发射器和接 收器，使操作人员能够在白天进行调试和安装。
【附图说明】