前向散射式能见度仪测试方法研究

针对气象行业前向散射式能见度仪检测标准缺失现状,开展了前向散射式能见度仪室内测试方法研究。文中介绍了前向散射式能见度仪的工作原理,阐述了测量标准设备的组成和技术要求,详细论述了前向散射式能见度仪的测试项目和测试方法,展示了多台前向散射式能见度仪室内实测结果。研究表明:利用试验舱模拟能见度进行测量范围和示值误差测试具有可行性,测量标准器可选择透射仪;响应时间可通过放置散射板或遮光板产生突变信号完成测试。

前向散射式能见度仪检测不确定度评定方法

根据能见度计量检测实验室(合肥)前向散射式能见度仪检测实例,展示了前向散射式能见度仪检测结果的测量不确定度评定方法。首先,介绍了能见度检测系统组成和技术要求;其次,建立前向散射式能见度仪示值误差测量模型,分析了测量不确定度来源;最后,依据不同的评定方法,对测量不确定度分量进行评定。研究结果表明:前向散射式能见度仪检测结果的不确定度分量主要有被测能见度仪、测量标准器、试验舱引入的标准不确定度。在50m和200m检测点,示值误差的扩展不确定度U(k=2)分别为4.9m和14.3m;在500~10000m检测点,相对扩展不确定度U(k=2)在8.5%~11.0%之间。

前向散射式能见度仪的现场测试校准设备研制

文章针对前向散射式能见度仪的现场测试校准所存在的问题提出改进方案,根据能见度仪的工作原理和现场测试校准的原理进行了能见度仪现场校准的设备研制,介绍了高能见度(零散射信号)和低能见度(高散射信号)情况下的硬件设计,并通过实验数据证明设备研制后的改进方法不受外界环境的扰动,操作流程鲁棒性强,实验数据可以快速稳定,是一种具有实际应用价值的前向散射式能见度仪现场校准测试方法。

前向散射式能见度仪现场核查方法探讨

本文探讨了前向散射式能见度仪现场核查的一些必备条件以及基本操作技术,对现场核查的常见问题进行了描述,说明了处理方法,对基层业务人员顺利完成前向散射式能见度仪的现场核查工作提供了必要的技术指导。

自动站前向散射式能见度仪的使用和维护以及记录处理

能见度是气象观测的常规项目,反映大气浑浊程度的一个光学指标,是表征近地表大气透明程度的一个重要物理量,前向散射式能见度仪的出现,使能见度的观测数据更加精准,记录处理更加合理。所以,熟练掌握能见度仪的使用和日常维护,是保证能见度的资料更加准确的重要措施。

校准能见度仪用标准散射体定标系统装调技术

为了实现校准能见度仪用标准散射体的快速高精度定标,依据标准散射体校准前向散射式能见度仪的校准原理,提出了一种新型的校准能见度仪用标准散射体定标系统,重点研究了该系统的装调技术。根据定标系统的组成与工作原理,建立了定标系统装调光学模型,并提出由抛物面反射镜与全景成像能量检测系统相对位置装调以及抛物面反射镜与低反射率球形屏幕系统相对位置装调组成的定标系统装调方案。建立校准能见度仪用标准散射体定标系统极限误差计算模型,在入射光线角度为45°的情况下,计算出装调过程中抛物面反射镜与低反射率球形屏幕系统平移误差与倾斜误差的极限装调误差分别为3.18°和0.847°,抛物面反射镜与全景成像能量检测系统平移误差与倾斜误差的极限装调误差的极限装调误差均为2.14 pixel。实验证明装调后的校准能见度仪用标准散射体定标系统的最大角度检测误差为0.795°,满足定标系统的角分辨率是1°的使用要求。

用于校准能见度仪的标准散射体定标系统的校准方法

为了实现对用于校准能见度仪的标准散射体的快速准确定标,通过测量标准散射体不同散射角的散射系数,实现对标准散射体不同散射角所模拟的大气能见度进行准确定标并对定标系统进行校准.根据定标系统的组成与工作原理,确定定标系统的校准方法并建立相应的校准链,并设计校准链的各组成部分的校准方法.通过对已知散射系数的标准散射体进行定标,验证校准后定标系统定标结果的准确性,进而验证了定标系统校准方法的正确性.实验结果证明:定标系统对标准散射体的散射系数定标结果的误差为7.93%;经由定标系统定标的标准散射体所模拟的大气能见度的最大误差为8.61%,满足用于校准能见度仪的标准散射体的使用要求.

用于校准能见度仪的标准散射体定标系统中光学系统的设计（英文）

为了实现校准能见度仪中标准散射体的快速准确定标,建立了用于校准能见度仪的标准散射体的定标系统.研究了定标系统中全景成像折反光学系统的设计方法.根据抛物面反射镜的光学特性推导出抛物面面型的计算方法.根据定标系统对光学系统的要求,完成全景成像色度计光学系统的设计.对全景成像折反光学系统进行建模仿真并设计实验验证光学系统的设计与仿真结果的正确性.实验结果表明:全景成像折反光学系统的空间检测俯仰角范围为0°~90°,方位角范围为0°~360°,且最小角分辨率为1°,与仿真结果基本一致,满足用于校准能见度仪的标准散射体定标系统中光学系统的设计要求.

能见度自动观测系统性能对比及分析

1998年 6月至 9月间在北京进行了一次透射表能见度仪与前向散射式能见度仪的对比试验。参加试验的能见度自动观测系统有 :透射表两套、前向散射能见度仪一套和双光路前向散射能见度仪两套。五套参试仪器分别被安装在南苑机场南北向主跑道的东侧。试验收集数据的起止时间为 1998年 7月 2 5日 0 9h至8月 2 5日 0 8h,时间间隔为 1min。从总体误差分布分析 ,VAISAL A公司的前向散射仪 FD- 12表现最好 ;其次是跑道中段的 PRESENTEY公司的 PEP90 12双光路前向散射仪 ;而传统上认为测量结果较好的 MITRAS透射表在高能见度时表现均不佳。所有参试仪器在能见度低于 2 0 0 0 m时表现都不错 ,能见度 4 0 0 0 m以上时 ,散射仪的测量值明显偏高。因此可以认为能见度在 4 0 0 0 m以下时 ,参试的五套仪器均能满足航空气象保障要求 ,4 0 0 0 m以上测量结果的离散性较大 ,不确定性均大 ,但对飞行安全影响也较小 。