降水粒子的成像探测技术及仪器初探

降水粒子识别在天气现象的自动观测、人工影响天气及天气雷达定标等领域有重要应用。针对降水粒子的形状测量,总结了两种成像探测仪器的原理、主要技术指标、功能及应用情况;提出一种基于线阵CCD的降水粒子狭缝摄像方法,分析了CCD对降水粒子的线扫描过程及粒子形状获取过程;构建了降水粒子测量的光学系统,成像系统采用远心光路以提高测量精度,照明系统采用克拉照明以获得均匀照明;最后分析了待解决的问题.

基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统

针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。

云雨滴边界衍射的理论推导及数值模拟

为了研究云和降水的微物理特性,根据杨氏边界衍射理论,结合MATHEMATICA和MATLAB两种数学软件,采取理论推导和数值模拟的方法,针对球形和椭球形云雨滴建立了在夫琅和费近似条件下,光轴上的单色点光源照射情况以及单色平行光照射情况的边沿衍射场分布;对单色平行光照射下云雨滴的边沿衍射进行了数值摸拟;并针对边沿衍射在雨滴探测中会引起的问题进行了分析,提出了变动阈值解决办法。结果表明,孔径衍射图样是几何投影光波和边界衍射光波的叠加;边界衍射是粒子边沿的不均匀性散射的结果,同等条件下随粒子大小和形状的差异而不同。这对云雨粒子的探测具有指导意义。

基于ARM的降水类型识别数据采集系统

针对降水类型的识别,介绍了一种基于内核为ARM920T的s3c2440芯片的数据采集系统设计方案。主要利用片上A/D对数据进行采集,并通过软件编程对采集到的数据进行计算得到粒子的速度和尺寸,再通过串口将这两个信息传输给计算机。文章首先分析了降水类型识别原理,为接下来的系统设计做好理论准备,然后分别对软件和硬件部分给出了详细的设计方案。