1.1 儀器概述

能見度儀提供與氣象（xiàng）能（néng）見度相關的測（cè）量，傳感器是基於氣溶膠前散射原理（lǐ）而（ér）設計（jì）的，是繼透射式能見度儀發展起來（lái）的新一代氣象能見（jiàn）度監測設備。傳感器可（kě）廣泛用於氣象台站、遠（yuǎn）程自動（dòng）氣象（xiàng）站以及機場、高速公路、航道（dào）、大型艦船等交通（tōng）運輸部（bù）門。

能（néng）見度儀由光發射器、光接收器及微處理控（kòng）製器等主要部（bù）件組成。發（fā）射器發射紅外脈衝光，接收器同時檢測大氣中氣溶膠粒子前向散射的脈（mò）衝光（guāng）強度，所（suǒ）有（yǒu）測量信息由微處理控製器搜集並通過專門的數學模型算法轉化為氣象光學視程Meteorological Optical Range（MOR）。

能見度儀需要一個（gè）12DC的（de）電源和一個（gè）三線RS－232/RS-485通訊線纜。儀器將氣象能見度（dù）數值和（hé）狀態信息通過通（tōng）訊接口發送到監控中心的（de）上位機。

能見度儀提供多（duō）組內置命令用於配置（zhì）係統參數和控製係統多種（zhǒng）功能。在組裝和維護過程中，需要一（yī）個顯（xiǎn）示終端來檢（jiǎn）查係統參數，並可能（néng）用來更（gèng）改參數值。

1.2 結構組成

1.2.1 能見度儀由（yóu）以（yǐ）下各部分組成

a）發射器

b）接收器

c）微處理控製器/接線盒

1.3 典型技術指（zhǐ）標

1.3.1 機械指標

尺寸（長x寬x高）：610mm x 230mm x 300mm

重量：小於10kg

安（ān）裝：安裝在已架設好的圓形（xíng）立柱上

材料：陽極化處理（lǐ）硬（yìng）質鋁（lǚ），外表麵加噴漆保護（hù）

1.3.2 電力指（zhǐ）標

電源：交流110VAC/220VAC±20%或直流12VDC

功率：小於5W，典型值4W

1.3.3 光學指標

散射角覆（fù）蓋：39o—51 o 前散射

峰值（zhí）波長：870nm

帶   寬：  100nm

光譜響應度：最大響應在870nm，0.65 A/W

1.3.4 測量指標

測量範圍： 5m—10km

測量精度：≤2km，誤差±2%

2Km—10km，誤差±5%

≥10km，誤差±10%

    儀器（qì）一致（zhì）性：≤±4%

    更新間隔：15秒

線性動態量程： 3000：1

1.3.5  可靠性與維護（hù）周期

平（píng）均無故障工作時間（MTBF）：大於18000小（xiǎo）時

清潔光學（xué）鏡頭：3個月，或視使用環境而定

1.4 環境適應性

工作環境溫度：－40—+60℃

工作相對濕度：0—100%

地域適應性：可在沿海地區連續（xù）使用

1.5 儀（yí）器功能特點

1.5.1 主要功能

1.5.1.1     可對大氣能見度進行連續測量輸出。

1.5.1.2     儀器具有自檢（jiǎn）能（néng）力（lì），可對自身（shēn）的12V供電電壓，接收器、發射（shè）器溫度，接收器信號及零點信號等進行實時檢測，並給出狀態報警指示。

1.5.1.3     儀（yí）器數字（zì）輸（shū）出接口標配為RS-232或（huò）RS-485，接（jiē）口的選擇可（kě）通過控（kòng）製（zhì）處理器中的采集器通訊選擇開關進行設置，可根據用戶需求在出廠時設置好。

1.5.1.4     儀器可設置ID號以標（biāo）識身份，ID=00為通用標識，ID號出（chū）廠時均為通用標（biāo）識，用戶可通過命令進行（háng）設置新的（de）ID號，ID號（hào）一旦設定不受設備斷（duàn）電影響，此功能在多機聯網共用主站時用以區分布點儀器。

1.5.1.5   儀器具（jù）有（yǒu）多（duō）種（zhǒng）命令進行遠程監控維護。

1.5.2  儀器特（tè）點（diǎn）

1.5.2.1     結構特（tè）點：能見（jiàn）度儀采用一體化結構（gòu）設計，緊（jǐn）湊小巧，傳感器尺寸和重量非常小，包裝、儲運、安裝方（fāng）便，也可以做為便攜（xié）式儀器使用；獨特（tè）的雙散（sàn）射接收器結構設計，對太陽和（hé）其它雜光幹擾降到了最低。

1.5.2.2     發射器和（hé）接收器（qì）窗口透（tòu）鏡經過了特殊的防灰塵、防黴菌鍍膜處理，使鏡頭在自然環境中（zhōng）積累灰（huī）塵的厚（hòu）度與速度大大降低，同時也降低了鹽霧與油汙的汙（wū）染幾率。

1.5.2.3     儀器結構材料為高質量硬質鋁材和316不鏽鋼，表（biǎo）麵進行（háng）了陽極鈍化處理，並進行多道噴漆保護；所有螺釘均選擇耐（nài）腐蝕不鏽鋼（gāng）螺釘；殼體內部是密封的，達到了IP65防護等（děng）級，具有沿海氣候適應性。

1.5.2.4     儀器功耗極低，在冬天發射器頻繁加熱（rè）狀態（tài），也（yě）隻小於5W，因此可適應蓄電池或太陽能板供電的（de）電源工作方式。直流12VDC供電（diàn），方便係統集成。

1.5.2.5     儀（yí）器采集器設計上強調長期運行的（de）穩定性，內（nèi）置看門（mén）狗電路（lù），經過長期運行考驗，儀器工作穩定、可靠。

1.5.2.6     實時數據顯示：傳（chuán）感（gǎn）器可以輸出（chū）一係列的數字信息，操作人員可以自由選擇（zé）15秒或60秒間（jiān）隔時間，信息可以通過自動應答或被動招測方式輸出。

1.5.2.7    儀器的直流供電電路（lù）具有防反接和自恢複保險雙（shuāng）重設計，即使用戶（hù）誤操（cāo）作，也不會引起儀器線路板燒毀，無需更（gèng）換保（bǎo）險絲，重新（xīn）正（zhèng）確操作後即可恢複正（zhèng）常。

1.5.2.8    儀器的通訊接口芯片具有15KV的防靜電保護（hù），在用戶接線操作時可最（zuì）大限度（dù）保護（hù）電路免受人體靜電的危害。

1.5.2.9 儀器具有防雷措（cuò）施，其通信接口和電源接口（kǒu）均具有（yǒu）防雷設計，可將雷擊損害降到最低。

2 能見度測量原理

2.1 前向散射原理

    能見度儀具有前散射儀（yí）器（qì）的所有性能特點，它通過對采樣區懸浮顆粒發出小於90度的前向散射光的測量而實現；能見度儀的采樣區由發送器發射光路與接（jiē）收器的接收光路交叉部（bù）分決定（dìng）。顯然，它不同於透視儀測量的總消光係數，前向散射儀隻測量一定角度（dù）的散射（shè）係數，也（yě）即在中央前散射角附近（jìn）的較窄的散射角。普遍認可計算白（bái）天和夜間的能見度需要測量總消光係數，而不是一定角度的散（sàn）射係數，因此有必要表明（míng）一定（dìng）角度的散射係數在特定的條件（jiàn）下與總大（dà）氣消光係數有確定比例關係，總大氣消光（guāng）係數包括全範圍內散射和吸收光線之和（hé）。在能見度測量（liàng）小於100km以內時，霧（wù），煙、灰霾、揚塵或揚沙等懸（xuán）浮物及各種類型的降水量決定了可（kě）見和近可見光線在大氣中的消光作用，超過100km距離，分子物質的散（sàn）射才發揮作（zuò）用；而懸浮顆粒和降（jiàng）水的吸收作（zuò）用與其散射作用（yòng）相比可（kě）以忽略不（bú）計。鑒於以上理由，在能見度小於100km時，總散射係數可以等於總消光（guāng）係數。這（zhè）一結論，在各種權威試驗中得到認證。

下（xià）麵應確認利用有角度的散（sàn）射係數的測量與總散射係數測量的結果（guǒ）是一致的。有角度的散射係數可分為2個部分（fèn）：相位角函數和總（zǒng）散射係數。用有角度的散射係數代替總散射係數，隻有當相位角函數為（wéi）常數時（shí）才可（kě）實現，並且測量應保證在所有天氣條件下都有（yǒu）效。研究表明：在散射（shè）角35到55度（dù）區域，對任何級別的薄霧和霧，相位角的變化非常小，因此，使用有角度的散（sàn）射係數代替總的散射係數（shù）是可行的，這也是前向散射能見度儀實現的依據。VD900係列能見度儀全部采用42—

45度（dù）散射角，因為該角（jiǎo）度不僅保證了在霧、煙幕、灰霾、揚塵測量的準（zhǔn）確性，也保證了在降雪測量中有效性。

2.2 能見（jiàn）度的（de）定義

2.2.1 能（néng）見度

即目標物的能見距離（lí），是指正常（cháng）視力的觀測者觀測目標物時，能從背景上分（fèn）辨（biàn）出視角大（dà）於0.5度的目標物輪廓（kuò）的最（zuì）大距離。 

2.2.2 白天視程（chéng）

幾乎所有儀器（qì）測量能（néng）見度的方法均采用測量大氣消光（guāng）係數ß。大氣消光係數通（tōng）過Koschmieder定律（lǜ）(白天（tiān）)、Allard定律(夜間)及K氏和A氏的變形公式（shì）轉換成視程。

計算白天視（shì）程的原始公式（shì）是Koschmieder在1924年得出的：

VR = 3.912 /ß      ß為大氣消光係數

隨後的研究認為K氏用0.02做為人（rén）眼的閾值太小了，因此，0.05被認為比較（jiào）實際，K氏公式被改為

VR = 3.00 /ß

這個簡單的公式考慮了大氣消光因（yīn）素和其它（tā）附加的光線，也即黑體在天空中被（bèi）觀測的情況。因（yīn）此，嚴格的白天視程定義意味著（zhe）黑體目標在天空中被辨（biàn）識的距離（lí）。

2.2.3 夜間視程

正常視力的觀測者（zhě）在夜間能看到一定發光強度目（mù）標燈燈光的最遠距離。Allard在1876年得出了光強度I與距離的（de）公式

Et = Ie-ßv / V2

Et 是觀測者照度閾值（zhí），ß是大氣（qì）消光係（xì）數

除了大氣的（de）消光作用，公式也說明點光（guāng）源的亮度衰減（jiǎn）與光源距離平方成反比。此公式測（cè）量夜間視程明顯不同於（yú）Koschmieder公式，Koschmieder公式是簡（jiǎn）單的代數關係，而Allard公式（shì）用（yòng）超越（yuè）函數表示兩（liǎng）者，因此，這種方法隻（zhī）能通過繁瑣計算（suàn）或者查表（biǎo）方式應用（yòng）。

2.2.4 氣象光學（xué）視（shì）程 (MOR)

色溫2700K的白熾燈發出（chū）的平行（háng）光輻射通量，經大氣衰減到起始值的5%後在大氣中（zhōng）所需經過的距離。用（yòng）於實用（yòng）目的，MOR與白天的視程具有同一方（fāng）法：

MOR＝3.00 /ß

MOR應用滿足了氣象觀測人（rén）員（yuán）的需（xū）要，因為它可以對大氣透（tòu）射進行一對一的校正，並且白天和夜間相同氣象條件下能見度是一樣的，它（tā）被廣（guǎng）泛的應用，VD900係列能見度儀在沒有特別說明情況下，測量的能（néng）見度均為氣象光學視程。

2.3 主要工作原理

儀（yí）器工作時，發射器發出一束中心波長為0.87μm的穩定的光脈（mò）衝，紅外（wài）光脈衝射（shè）入（rù）一定體積大氣之後，其前向主角度為42-45度的（de）散射（shè）光被接收器中的（de）矽光（guāng）電二極管所探測，並將其轉換為脈衝電（diàn）信號，此信號經（jīng）過高精度、穩定的（de）放大電路，並同步的被接收器中的A/D轉換器轉換為數字量信號後送入微處理控製器（qì），由微處理控製器取樣和計算後得（dé）到當（dāng）前能見度（dù）值。實（shí）時的能（néng）見度值通過RS-232或RS-485串行信道傳送（sòng）給用（yòng）戶上位計算機。

3 安裝

3.1 組織安裝（zhuāng）

在您開始安（ān）裝能見度儀之前，先製定（dìng）一個安裝步驟計劃。以下是如何組織安裝過程的計劃（huá）舉例：

a) 安裝立柱

b) 將能見度儀安裝在立柱上

c) 設備連線（xiàn）

－將現場的電源和通訊電纜連接到接線（xiàn）端子上－將通訊線（xiàn）連接到上位計算（suàn）機上。

d) 對係統（tǒng）進行啟動測試

3.2  定位（wèi）和定向

對能見（jiàn）度儀（yí）位置的主（zhǔ）要要求為：

  a) 所在位置的測量值應能代表周圍的天氣狀況。

  b) 這個地點應該沒有影響光（guāng）學測量的障礙物和反射表麵，也沒有明（míng）顯的汙染源。

•  建議在發射機和（hé）接收機的視線內沒有障礙物。如果發射（shè）機光束從（cóng）障礙物上反射到接收機上，傳感器將會指示很低的能見度值，因為它無法分辨反射信號和真正的散射信號。

•  安裝位置（zhì）避免太陽（yáng）光（guāng）直射進入接收器。在強光下接收機線路可能會（huì）飽和，內（nèi）置診斷程序（xù）將會顯示警告。強日光還會提高接收機內的噪音（yīn）水平。

3.3 卸貨與啟封

3.3.1 卸貨（huò）

發貨內容列在（zài）隨船文件的裝箱單中。能見度儀（yí）包裝箱內主要放置以下部件：

• 能見度儀一台

• 隨機附件，如電纜、說明書等

  兩個人（rén）可很容易地將包裝箱（xiāng）從車上（shàng）移到安裝地點（diǎn）。

NOTE

因能見度（dù）儀含有光學部件，需小心抬放。

3.3.2 啟封程序

1. 閱（yuè）讀裝箱單。比較裝箱單和訂貨單（dān），確保發（fā）貨完整。

2. 打開蓋子。

3. 如果（guǒ）發（fā）現缺貨或損壞，和供（gòng）應商聯係。

4. 將包（bāo）裝材料和蓋子放回箱中，保存（cún）以備（bèi）後用。

3.3.3 存放條（tiáo）件

存放能見度儀時，帶包裝（zhuāng）放置在幹燥條件下，不要放在敞開的空氣中。存（cún）放條件為：

• 溫度：－40oC—70oC

• 相對濕度（dù）：低於95％

3.4 安裝步（bù）驟

     能見度儀的安（ān）裝需要用戶提供已有的安（ān）裝立柱，儀（yí）器提（tí）供安裝卡箍，這種卡箍的安（ān）裝餘量非常大。

3.4.1 安裝能見度儀

將能見度儀托起，控製盒後端的V形卡箍靠近立柱，用另一個V形卡箍和2個螺（luó）釘將能見度儀整體（tǐ）裝在立柱或橫臂上。安裝好的能見度儀呈（chéng）水平（píng）狀，發射器、散射接收器（qì）的開口斜麵（miàn）均朝下（xià）。

3.4.2 連接線纜

    在控製盒下方有1個電纜出口，電（diàn）纜出口處固定的是線纜鎖（suǒ）緊套，線纜連接標誌示意圖如下，出廠時用戶可以定製，默認為RS485通訊方式：RS232通訊接口｜R485通訊（xùn）接（jiē）口

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