基于光衰减和散射原理的天气现象在线观测装置及方法

摘要

基于光衰减和散射原理的天气现象在线观测装置及方法，采用了双光源发射端、单接收端的光机结构：光源一发射一条精确平行的测量光带，当下落降水粒子通过测量光带时，对光带起到阻挡、衰减的作用，通过对光电转化信号的解析，可以得到降水粒子的下落速度和粒径的信息，实现降水天气现象判断，并可以提供降水强度、雨滴谱等信息；光源二发射一条准直的测量光束，通过探测光束上采样区内的大气粒子在水平45度上的散射光强，反演大气能见度，实现视程天气现象的识别。本发明实现了多种天气现象在线自动观测，避免了人工观测中具有主观性等不利因素，使得观测结果更加准确、及时、全面、完整，对于气象、农业、环保等相应科学及工程研究都具有现实的意义，在气象业务观测、交通安全调度、农业减灾防灾及空气质量监测等领域都具有广泛的应用。

主权项

基于光衰减和散射原理的天气现象在线观测装置，其特征在于：包括第一发射端（300）、第二发射端（100）、光信号接收端（200）、光电信号采集和数据处理模块（400）；其中，第一发射端（300）、第二发射端（100）、光信号接收端（200）构成装置的光信号测量系统；所述第一发射端（300）包括第一光源单元（301）、第一凸透镜（302）、水平狭缝（303）；第二发射端（100）包括第二光源单元（101）、第二凸透镜（102）；光信号接收端（200）包括接收端凸透镜（201）、滤光片（202）、探测器单元（203）； 所述第一发射端（300）中，第一光源单元（301）安装在第一凸透镜（302）后端，位于凸透镜的焦点上，第一凸透镜（302）对第一光源单位（301）发射的光束进行准直，水平狭缝（303）安装在第一凸透镜（302）前端，与凸透镜平行，第一凸透镜（302）准直后的平行光束经过水平狭缝（303）后成为一条准直平行光带（2）； 所述第二发射端（100）中，第二光源单元（101）安装第二凸透镜（102）后端，位于凸透镜的焦点上，第二光源单元（101）发出的光通过第二凸透镜（102）进行准直，形成准直光束（1）； 所述光信号接收端（200）中，探测器单元（203）安装在接收端凸透镜（201）后端，位于凸透镜的焦点上，使照射到接收端的光聚焦到探测器单元（203）上，在探测器单元（203）前安装了滤光片（202），滤除外界的杂散光，只有光源波段上的光才能进入探测器单元（203）； 所述第一发射端（300）与光信号接收端（200）水平相对，第一发射端（300）发出的准直平行光带（2）直接照射到光信号接收端（200），第二发射端（100）位于第一发射端（300）一侧，第二发射端（100）发出准直光束（1）与光信号接收端（200）的轴线呈水平45°夹角。