能见度分析仪工作原理

能见度检测设备-一款交通大气中皆可使用的能见度传感器#2022已更新【品牌型号：天合环境TH-N50】短时强降雨会造成多种安全隐患，特别是会大大降低能见度，造成交通问题。强降雨前会使得路面湿润，导致汽车的轮胎与地面的摩擦减小，尤其是冰雪天，加剧交通隐患。【设备名称】：大气能见度测量仪【能见度定义】：大气能见度定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下还能够看清楚目标轮廓的最大地面水平距离。【功能介绍】：大气能见度测量仪发射端通过红外led光源发射红外光，红外光源透过一定体积的空气，由空气中的气体分子，气溶胶粒子、雾滴等引起红外光源散射，能见度测量仪接收端通过接收红外光源散射光的强度来确定能见距离，同时仪器可对能见度连续测量输出。【检测原理】：35°前向散射原理，测量更准确。【整体外观】：整体环抱式一体化设计使内部电缆的布局更趋合理。【测量元件】：光学部件镜头，红外led光源。【硬件防护设计】：①、采用了光学部件镜头朝下并带有防护罩，有效防止降水、飞沫或尘埃进入镜头，减少探头表面的污染，这种设计提供了精确的测量结果并减少了维护的需要。②、探头的防护罩为铝合金材料，表面涂有防腐蚀的玻璃纤维涂层。③、能见度仪的过电压和电磁保护装置能保证传感器的长时间安全运行。④、红外LED光源，增加滤光设计、抗光源干扰。⑤、低功耗，内部电路抗干扰设计。⑥、仪器的直流供电电路具有防反接和自恢复保险双重设计。【设备清单】：大气能见度测量仪1台+2个抱箍。【安装注意事项】：①、将能见度传感器安装到距离地面大约2米的地方。②、保证能见度下方不要有别的物体，干扰测试。③、理想安装场地应距大型建筑物或其它会产生热量及妨碍降雨的设施至少100米，而且也要避免树荫的影响。④、场地应无干扰光学测量的障碍物、反射面和明显的污染源。⑤、选择合适地点安装设备，设备提供安装抱箍，利用抱箍将设备安装到75mm立杆上，为避免光源干扰，发射端务必在南侧。【供电方式】：10-30vdc宽压供电。【测量范围】：默认0-500000m。【测量误差】：≤1KM±2%；±10%1KM。【分辨率】：1m【更新间隔】：20s【平均无.故障时间】：（MTBF）大于18000小时【工作环境温度】：-40~60℃【工作相对湿度】：不大于95%（30℃）【重量】：小于10kg【功耗】：0.5w【红外光波长】：870nm【信号输出方式】：RS485，标准modbus-rtu协议【可测能见度数据种类】：①、实时能见度数值②、能见度10min平均值③、能见度1min平均值【光学镜头洁净等级】：可实时读取红外光发射端、接收端的镜头洁净度，清洁度等级1-5，5代表清洁度最高，当清洁度小于3时需要现场清理光学镜头。【能见度常识】：1.能见度20-30公里能见度极.好视野清晰2.能见度15-25公里能见度好视野较清晰3.能见度10-20公里能见度一般4.能见度5-15公里能见度较差视野不清晰5.能见度1-10公里轻雾能见度差视野不清晰6.能见度0.3-1公里大雾能见度很差7.能见度小于0.3公里重雾能见度极差8.能见度小于0.1公里浓雾能见度极差

6月12日下午，中科院合肥技术转移中心在安徽循环经济技术工程院向省交通厅、省交通投资集团、高速公路总公司、省公路勘察设计院、皖通科技等相关部门领导和专家，专题报告高速公路团雾全天候实时监测预警系统核心装备激光雷达能见度仪。 　　随着我国经济的持续增长，高速公路建设得到空前的发展。截止2009年，我国高速公路通车总里程已达到6.03万公里，居世界第二位。然而高速公路上的交通事故也极大地威胁着人民的生命财产安全，影响着社会经济的和谐发展。特别是高速公路上的突发性团雾引起多车连续追尾、群死群伤重特大交通事故，在近几年来尤为突出。 　　安徽循环经济技术工程院依托中科院安徽光机所，在多年科研积淀的基础上，瞄准公共安全的重大需求，在国内开发成功的首台激光雷达能见度仪，是为交通行业安全生产和人民群众的安全出行，提供了有效技术支撑的重大突破。该仪器的能见度监控范围可达50米到5000米，可实现每1～10分钟输出一组能见度值 可与高速公路现有的通讯系统实现无线和有线方式互联互通，达到全天候实时监测、预警。具有体积小、精度高、结构紧凑、使用方便，性价比高的特点。 　　会上，交通行业与会各位领导和专家对激光雷达能见度仪的技术先进性、应用价值和前景给予了高度评价。省交通厅有关部门负责人指出，激光雷达能见度仪及安全预警系统的研制成功，对我省乃至全国交通行业产生重大影响，希望该仪器能为省交通厅正在联合气象、安检、公安等部门计划筹建的交通安全气象监测预警系统和应急指挥中心作出贡献。他表示，将尽快协调有关单位在安徽省多雾、团雾易发地带的路段进行实地试验运行，为高速公路团雾全天候实时监测预警系统建立和应用，提供经验。 　　省科技厅任鸣副厅长指出，一项科技成果是否具有生命力取决于市场的需求和社会的需求。激光雷达能见度仪正是满足了高速公路安全预警系统的重大需求，具有非常的应用前景。希望安徽循环经济技术工程院加强与交通行业有关部门的配合，做好产业化的前期工作，并紧紧抓住合肥公共安全产业发展的良好机遇，强力推进该项高科技成果的产业化，省科技厅将与交通厅共同推进这项具有自主知识产权和全省自主创新特色的好项目，为道路交通安全提供有力科技支撑。 　　(安徽省科技厅)

图说：国家气象计量站能见度计量检测实验室（上海） 新民晚报记者 陶磊 摄 下同延安西路上车辆总是川流不息，人行道上行人步履匆匆，繁华都市的快节奏展现得淋漓尽致。然而，坐落在延安西路上的中国气象局上海气象装备保障中心国家气象计量站能见度计量检测实验室（上海），却是一方别样的宁静天地。这里没有外界的嘈杂，只有专注与探索。作为上海最会“腾云驾雾”的实验室，同时也是我国首个、最大的能见度仪检测与标校业务实验室，它就似犀利的 “眼睛”，精准校验着遍布全国高速公路、高楼大厦等城市各个角落的大气能见度仪器，为气象现代化和城市安全默默奉献着。7分钟内超声波起雾一个长20米、宽3.5米、高3米的能见度环境模拟方舱是实验室的主体，静静伫立在装备中心办公楼一楼的玻璃隔间内。尽管这个银灰色的长方体“大家伙”看上去其貌不扬，却由5000多个零件、10节舱体组成，里面设有包括透射式能见度仪和标准前向散射式能见度仪等在内的40多组光学电控设备。“这是目前国内最大的能见度模拟舱，在国际上也不多见。”检验与测试科科长隋一勇说，“能见度是浓雾、霾等天气判断的主要气象要素。以前，国内外对于能见度仪器的检测大多放在户外，但是，这就得靠天吃饭，要偶遇能见度500米以下的天气更是难上加难。再加上受到刮风、下雨、灰尘等很多不可控因素影响，检验效率并不高。”因此，2014年，中国气象局上海气象装备保障中心就开始探索建设我国首家能见度计量检测实验室，光是图纸就设计了500多份。整个实验室的建造花费了2年的时间，2016年开始投入试运行。图说：7分钟左右，实验舱就能人工模拟出10米以下的能见度环境和往常一样，今天上午10时，隋一勇又按下了实验舱外操控台上的红色起雾按钮，为舱内7台设备打造一个“腾云驾雾”的环境。方舱内，超声波起雾装置开始发出轻微的嘶嘶声。透过舱门上直径约莫30厘米的玻璃窗可以看到，细密的水雾开始缓缓出现，如同薄纱般在空气中轻轻飘荡。随后，它们慢慢聚集在一起，方舱内的景象也渐渐变得朦胧起来，仿若被云雾笼罩的仙境一般。不到7分钟，方舱内就被浓雾填满，看不清里面原本的模样。“舱体内，顶部设有正压静压舱，底部设有负压静压舱。上下静压舱内均设有多气口分布式管路结构，检测每个气口附近的空气流速和气压变化，调节电控阀门使测量数据保持在一定范围，提高喷雾和回风的均匀性。尤其是喷雾时，水颗粒物先输送至正压舱，待充分扩散后再均匀沉降至仪器测量区域。”隋一勇说，如今，在实验舱里，7分钟左右就能人工模拟出10米以下的能见度环境，关闭造雾功能30分钟左右，舱内可以营造出均匀稳定的高浓度水雾环境，开启舱内净化功能后，在5分钟内能见度又能迅速上升到10公里以上。检测工作犹如精密手术在方舱内进行检测工作，就如同一场精密的手术，综合运用科学方法及专业技术对气象业务使用的透射式能见度仪、前向散射式能见度仪进行检测校准。“其实，整个检测工作并不算复杂，调整方舱内参数，安装、调试待检仪器，最后，处理分析数据并给出检测报告。”然而，校验能见度仪器，实际上要和光打交道，很容易受到外部环境细微变化的影响，不仅舱体里的温度、湿度需要精确控制，外界的光线和噪音也会带来干扰，让检验“卡壳”，因此，看似简单、重复的检验工作，全仰仗王华和同事们这几年来小心翼翼、一丝不苟地积累。图说：对前向散射式能见度仪校准板开展检测工作目前，实验舱内能一次性同时检测8到10台仪器。为了让每台仪器不受到干扰，每个检测台附近都摆放了一个涂有吸光材料的黑色锥筒。“能见度仪器的工作原理，就是测量大气中的消光系数或散射光的强度来确定能见距离。锥筒的作用就是吸收散射出来的光，以此确保各个仪器之间不受相互光的干扰。”90后的王华是实验舱的“掌舵人”之一。毕业于计量专业的她是装备中心这几年引进的专业人才。图说：王华在用微光夜视仪调整设备光路在造雾之前，王华就在忙着仔细调整仪器和锥筒位置，每次不超过1度的调整全凭经验。她的眼神专注而锐利。随后，她又熟练地连接线路，调整参数，让仪器在云雾中准确地工作。实验室里安静极了，只有仪器发出的轻微声响，和他们偶尔的低语声。整个检测过程中，王华们需要时刻保持高度的专注和耐心。他们不仅要关注仪器上的数据变化，还要注意环境因素对检测结果的影响。有时候，他们需要在狭小的空间里操作复杂的设备，就像在迷宫中寻找出口一样。他们的动作必须精准无误，否则就可能导致检测结果的误差。“能见度仪器的标准校准，就像摸着石头过河，是一个从0到1的过程。一开始，你不知道锥筒该调成什么角度，也吃不准为什么后台数据传输不稳定。”在一次检测中，王华发现一台能见度仪的读数异常不稳定，她不断调整锥筒的角度，竟然在小小的实验室里走出了六七千的步数，终于在不断的精调过程中使仪器的读数恢复了正常。未来建立计量检定国家标准我国是世界上自然灾害发生最多的国家之一。进入21世纪以来，雾霾等天气发生的频率和严重程度有增加的趋势，对人们的生活、生产影响越来越大。秋冬季的高速公路等区域容易出现的团雾，也是一种带来极大安全隐患的低能见度天气。能见度，是反映大气透明度的一个指标，更是对航空、航海、陆上交通以及军事活动等都有重要影响的气象要素。透射式能见度仪、前向散射式能见度仪等测量大气能见度的自动化测量仪器的使用，正不断提高了气象观测自动化水平，使能见度观测更为客观、定量和规范，更好地满足预报、服务和科学研究的需要，在气象防灾减灾中发挥巨大作用。隋一勇说：“近年来，我国所有的国家级气象观测站、环境气象站、交通气象观测站都已经配备了前向散射式能见度仪。”本以为容易起雾霾的秋冬季是实验室的旺季，没想到，为了让城市更“能见”，现在实验室一年到头都没有闲暇时光。记者在实验室看到，实验室地上整齐地摆放着20套刚检测完毕的来自全国气象部门的能见度校准片，舱外的工作台上还放置着待检的五六台仪器。“能见度实验室，虽然不直接参与气象站、交通站等站点观测，但是，承担了全国气象部门的能见度校准版检测，前向散射式能见度仪检测获得了CNAS（中国合格评定国家认可委员会）认可，为企业开展相关产品测试，还要与高校开展联合试验。”隋一勇说，以前，能见度仪并没有一个统一的行业标准，不同的设备观测数据存在不小的误差，曾送到实验室标校的两个产品的能见度测量结果居然差了1倍。因此，实验室把所做的检测和校验摸索总结出了一套成果，主持编制了一套《前向散射式能见度仪》的气象行业标准，并于2024年4月1日正式实施。“目前，实验室对1.5公里以下的能见度校准相对误差控制在10%以内，1.5公里到10公里的能见度校准相对误差为20%以内。如果送检的设备先进，相对误差可以缩小到5%以内。”但是，隋一勇说，实验室仍在不断探索的“成长期”，“未来，实验室将在现有能力基础上，加大对能见度量值源体系的研究，争取建立我国能见度计量检定标准，实现能见度量值传递的准确、统一。”