散射式能见度仪

DNQ1/V35前向散射式能见度仪设计定型材料文件4.2用户手册册中国华云气象科技集团公司华云升达（北京）气象科技有限责任公司（2012年6月）DNQ1/V35前向散射式能见度仪用户手册册目录一、概述 (5)二、产品简介 (6)2.1 DNQ1/V35前向散射式能见度仪简介 (7)2.2 硬件结构 (7)2.3使用DNQ1/V35 (8)三、功能介绍 (8)3.1 光学测量 (9)3.2 发射单元PWT11 (10)3.3 接收单元 (11)3.4 背景亮度传感器PWL111（可选） (11)3.5 温度传感器 (13)3.6 算法说明 (13)3.7 内部监控 (14)四、安装 (16)4.1 选择位置 (16)4.2 接地和防雷保护 (17)4.3安装过程 (18)五、操作 (29)5.1 入门 (29)5.2 操作说明 (29)5.3 模拟输出 (43)5.4 维护命令 (48)5.5 其他命令 (52)六、维护 (54)6.1 定期维护 (54)6.2 清洁 (54)册6.3 校准 (55)6.4 卸除并更换 (58)七、故障排除 (60)八、技术参数 (65)8.1结构规格 (65)8.2 电气规格 (65)8.3光学规格 (66)8.4能见度测量规格 (66)8.5 环境规格 (67)附录A (68)附录B (72)册一、概述本章提供产品的一般说明。

本手册提供有关DNQ1/V35前向散射式能见度仪安装、使用和维护的信息。

本手册内容本手册包括以下章节：- 第 1 章：概述，提供产品的一般说明。

- 第 2 章：产品简介，介绍DNQ1/V35前向散射式能见度仪的功能、优点和产品术语。

- 第 3 章：功能介绍，介绍产品的功能。

- 第 4 章：安装，提供有关本产品安装的相关信息。

- 第 5 章：操作，包含操作本产品所需了解的信息。

- 第 6 章：维护，提供产品基本维护所需的信息。

- 第 7 章：故障排除，介绍常见问题及其可能的原因和解决措施。

前向散射式能见度仪的技术特点是怎样的1.原理简单：前向散射式能见度仪的基本原理是利用散射光在大气中的衰减程度与大气中的颗粒物浓度和能见度之间存在一定的关系。

通过测量散射光和入射光的强度差，可以计算出大气的能见度。

2.实时测量：前向散射式能见度仪可以实时测量能见度，从而及时反馈大气污染状况。

它具有灵敏度高、响应快的特点，可以对短时间内的变化进行准确的监测。

3.高精度：前向散射式能见度仪采用了先进的光电测量技术，能够提供精确的测量结果。

它可以测量非常低的能见度，甚至达到几米以下的范围。

4.宽测量范围：前向散射式能见度仪具有较宽的测量范围，可以测量从几米到几千米的不同能见度水平。

这使得它可以适应各种气象条件下的能见度测量需求。

5.自动化功能：前向散射式能见度仪通常具有一些自动化功能，比如自动补偿、自动校准和自动报警等。

这些功能能够提高测量的准确性和稳定性，并减少人工干预的需求。

6.便携式设计：前向散射式能见度仪通常采用便携式设计，方便携带和使用。

它通常具有较小的体积和重量，可以在各种气象条件下进行现场测量。

7.多种接口：前向散射式能见度仪通常具有多种接口，可以与其他气象设备进行连接，实现数据的传输和共享。

这样可以方便地将测量结果与其他相关数据进行关联和分析。

8.低功耗：前向散射式能见度仪通常具有较低的功耗，可以通过电池供电或太阳能供电。

这使得它可以在野外环境中长时间连续工作。

总的来说，前向散射式能见度仪具有原理简单、实时测量、高精度、宽测量范围、自动化功能、便携式设计、多种接口和低功耗等技术特点。

它已成为现代气象观测和环境监测中常用的仪器之一，广泛应用于气象预报、交通安全和环境保护等领域。

能见度测量仪研究作者：范顺志来源：《山东工业技术》2014年第20期摘要：本文通过对大气能见度国内外的研究状况，通过对大气能见度的理论进行研究，分别从透射和散射法测量大气能见度方法，给出了白天和夜晚能见度计算公式，建立了精确计算数学模型。

关键词：能见度;前向散射;双光路;光学设计1 透射式能见度仪透射式能见度仪器主要是通过对通过仪器的大气光辐射的透射量进行测量，以得到能见度的相关数据。

其可以进步一分为“双端”透射式和“单端”透射式两种。

1.1 双端透射式能见度仪双端透射式能见度仪器其构成部分为：发生器和接收器，以及相关处理器件。

发射器和接收器位于基线的不同端口，通过发射器的光脉冲发射，在接收端口进行接收到的衰减后的的光辐射功率，即可得大气透射比。

透射式能见度仪的探测误差与基线长度的设定和透射比误差相关，其中，透射比探测误差又与发射器光源强度标定误差、发射器和接收器透镜脏污程度有关。

双端透射式能见度仪常被用于机场能见度测量。

小型飞机场使用的透射式能见度仪，可在重霾和浓雾天气条件下精确测量大气能见距离。

典型的小型机场，允许透射式能见度仪具有100m左右的基线长度，因此安装在小型机场的透射型能见度仪，其能见度有效范围为50m到2000m。

这一能见度范围仅相应于薄雾和重霾两种天气条件，更高能见度条件下的测量结果误差较大。

双端透射式能见度仪的缺点是：第一，发射器与接收器安装不为一体，现场调校准比较困难;第二，受大气样本基线长度限制，测量范围比较小。

有时，为了加大测量范围，不得不同时设置两个长度不同的基线。

1.2 单端透射式能见度仪单端透射式能见度仪，发射器和接收器是一体化的，和被测大气样本的水平气柱在同一端，反射器则在基线的另一端。

发射器发出的的探照光辐射被分成两束：一束透过大气样本射向反射器，被反射器反射后，在反向透过大气样本进行入接收器;另一束光则直接进入接收器，作为光辐射初始功率的参考基准。

两路光信号，被位于接收器光轴上的光电器件所探测。

前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点分析摘要：大气能见度作为一项最为常见的气象学指标，对其进行准确观测非常重要。

现如今，气象领域主要使用前向散射能见度观测仪与人工观测两种方式对能见度进行观测，本文首先从观测方式、观测时间、差异原因等角度针对以上两种观测方式进行对比分析，后重点总结了前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点，仅供参考。

关键词：前向散射能见度观测仪；人工观测；优点；缺点引言能见度作为有效反映大气透明度的一项重要指标，在气象领域得到广泛应用，主要是由于能见度作为表征气团特性的一项重要因素，能够与天气学、气候学的需要相符合；另外，能见度最为一项业务性参量，在环境监测领域，能见度能够反映大气污染程度；在航空航海等领域，能见度更是与安全运输密切相关。

目前，主要使用两种方式对能见度进行测量，即能见度仪观测与人工观测。

传统的人工观测方式极易受到物理、主观等因素的影响，进而导致数据采集及其精确性存在着一定的局限性。

随着科学技术的发展，前向散度能见度仪作为一种智能化的大气能见度监测设备，凭借其背景光测量与能见度观测等功能，表现出测量精确度高、集成度高、轻便、易携带等特点，在高速公路、机场、常规气象观测等诸多领域得到广泛应用。

然而，近些年来，大量的实践结果显示，能见度仪观测与人工观测数据存在着一定的误差，因此，掌握以上两种方式的差异及其优缺点对于了解能见度观测数据误差的原因，进而提升观测数据质量等具有重要意义。

1前向散射能见度观测仪与人工观测对比分析1.1观测方式不同（1）前向散射能见度仪就前向散射能见度观测仪而言，是一种融温度测量、电容降水感应与光学前散射测量等为一体的由微处理器控制的智能传感器。

使用这一仪器对小空气体积（大约0.1L小采样值）对33°角红外光的前向散射强度进行测量，并据此对气象光学范围能见度进行评估。

通常情况下，散射与吸收是导致光出现衰减的主要原因，但是一般不考虑吸收因子。

DNQ1前向散射式能见度仪常见故障维修方法摘要：DNQ1前向散射式能见度仪是气象部门业务使用的能见度监测设备之一。

本文从设备工作原理到仪器结构、数据格式等详细介绍，整理业务中使用涉及资料，对设备运行故障解决方法提出解决方法，归纳总结日常维护步骤。

关键字：DNQ1 能见度原理维护维修1 DNQ1前向散射式能见度仪介绍1.1前向散射式能见度原理前向散射能见度仪测量从45°角散射光，对各种类型自然雾气反应平稳。

降水水滴散射光方式不同于雾气，必须单独分析其对能见度影响。

DNQ1可根据光学信号检测和测量降水水滴，并使用此信息处理散射测量结果。

前向散射式能见度仪取样容积较小，约0.1公升。

即使在相对很大降水强度时，也可测量独立颗粒，还可检测到即使是最小降水水滴信号电平。

1.2 DNQ1能见度介绍DNQ1前向散射式能见度仪是中国华云公司生产的用于测量能见度（气象光学距离/MOR）光学传感器。

该仪器使用前向散射测量原理测量能见度。

能见度为10m～35000m。

根据气象业务要求,设备探测数据经由综合集成串口服务器统一传输,输出为标准RS232串口输出。

设备由供电，传感器，分采集器，通讯部分组成。

①供电部分。

设备外部供电为220伏交流电，分别经空气开关和防雷模块传输至开关电源及交流变压器，分别转换为用于设备供电12V直流及传感器加热24V交流电。

由于能见度传感器供电范围直流12-50V内，为保证设备工作稳定，机箱内增加直流12V转24V升压模块，进行设备供电。

②传感器。

由发射单元和接收单元组成、加热器、电源及通讯等辅助设备构成。

在接收和发射单位内还增加镜面污染状态监控电路，在镜头内部增加红外光源，利用镜面反射光强度估算当前镜面污染程度。

该类型传感器为智能传感器，内部直接对数据分析处理，对外使用串口数字输出，有自己特有命令集。

③分采集器。

为华云公司生产的HY1105能见度数据采集器，设备工作电压为DC12V。

前向散射能见度仪观测规范（试行）中国气象局综合观测司2011年9月前言前向散射能见度仪观测规范分六个章节，包括：总则、观测仪器和软件、传感器校准、日常工作、数据文件、记录处理等内容。

编写组依据《地面气象观测规范》、《气象仪器和观测方法指南》、《前向散射能见度仪功能规格需求书》等相关技术文件，在总结能见度观测自动化试点工作基础上编写了本规范。

第1、2、3章主要介绍和规定能见度观测自动化的基本情况和要求，第4、5、6章主要规定能见度观测自动化后的业务流程和方法。

本规范适用于国家级地面气象观测站的前向散射式能见度仪自动化观测业务。

本规范由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心牵头编写。

第1、2、3章由中国气象局气象探测中心、江苏省气象局、安徽省气象局等单位共同编写；第4、5、6章由江苏省气象局组织观测业务管理人员、观测员编写。

中国气象局气象探测中心参加编写人员：张雪芬、雷勇、刘达新、许崇海江苏省气象局参加编写人员：李崇志、王世华、王永平、张闻、赵兵、熊伟、许霞、林伟、张正安徽省气象局参加编写人员：方海涛目录前言 (I)第1章总则 ...................................................................................................................................... - 1 -1.1 目的和范围 ........................................................................................................................... - 1 -1.2 观测场地 ............................................................................................................................... - 1 -1.2.1选址 ............................................................................................................................. - 1 -1.2.2仪器布设...................................................................................................................... - 1 -1.3 时制、日界和对时................................................................................................................ - 2 -1.4 仪器要求 ............................................................................................................................... - 2 -1.4.1总体要求...................................................................................................................... - 2 -1.4.2测量性能要求.............................................................................................................. - 2 -第2章观测仪器和软件................................................................................................................... - 2 -2.1仪器结构及工作原理............................................................................................................. - 2 -2.1.1仪器结构...................................................................................................................... - 2 -2.1.2工作原理...................................................................................................................... - 3 -2.2 硬件 ....................................................................................................................................... - 4 -2.2.1传感器.......................................................................................................................... - 4 -2.2.2数据采集器.................................................................................................................. - 4 -2.2.3系统电源...................................................................................................................... - 4 -2.2.4通信接口与通讯模块.................................................................................................. - 4 -2.2.5计算机.......................................................................................................................... - 4 -2.3 软件 ....................................................................................................................................... - 4 -2.3.1采集软件...................................................................................................................... - 4 -2.3.2业务软件...................................................................................................................... - 5 -2.3.3采样和算法.................................................................................................................. - 5 -2.4 系统安装 ............................................................................................................................... - 5 -2.4.1传感器的安装.............................................................................................................. - 5 -2.4.2电缆的安装与连接...................................................................................................... - 5 -2.4.3电源、计算机等的安装.............................................................................................. - 5 -2.4.4防雷要求...................................................................................................................... - 6 -2.4.5软件安装...................................................................................................................... - 6 -第3章传感器校准 .......................................................................................................................... - 6 -3.1 传感器实验室校准................................................................................................................ - 6 -3.1.1实验室/舱校准 ............................................................................................................ - 6 -3.1.2室外校准...................................................................................................................... - 6 -3.1.3校准周期...................................................................................................................... - 6 -3.2 仪器现场校准........................................................................................................................ - 6 -3.2.1校准板的安装.............................................................................................................. - 6 -3.2.2校准方法...................................................................................................................... - 7 -3.2.3现场校准周期.............................................................................................................. - 7 -第4章日常工作 .............................................................................................................................. - 7 -第5章数据文件 .............................................................................................................................. - 7 -5.1 分钟数据文件（V文件）.................................................................................................... - 7 -5.2 正点数据文件（Z文件）和实时地面气象要素数据文件（ZZ.TXT）........................... - 8 -5.3 月数据文件（A文件）........................................................................................................ - 8 -5.4 实时报文数据文件（长Z文件） ....................................................................................... - 8 -第6章记录处理 .............................................................................................................................. - 9 -6.1 能见度的取值........................................................................................................................ - 9 -第1章总则能见度作为气象观测要素的气象量是大气透明度，可以客观地测量，并用气象光学视程（MOR）表示。

前向散射式能见度仪示值对比及标定方法研究王敏;张世国;汪玮;方海涛;陆斌;刘清彬;高兰达【摘要】实时、准确的能见度测量数据对指导交通监测预警和空气质量评价具有重要意义.叙述前向散射式能见度仪测量原理,介绍能见度实验室内的检测技术和检测方法.基于安徽省大气探测技术保障中心研制的能见度环境模拟方舱,对3个国产厂家的前向散射式能见度仪进行检测,对比了能见度仪示值的一致程度,分析了影响示值偏差的原因.针对我国目前未建立能见度量传体系现状,提出了标定厂家系统常数以减少测量误差的方法.研究结果表明:同一厂家生产的前向散射式能见度仪测量结果一致性相对较好.能见度小于1.5 km时,标准偏差均值最大为131.3m.能见度在1.5～10 km时,标准偏差均值最大为457.4 m.不同厂家生产的能见度仪示值偏差较大,能见度在1.5～10 km时,最大相对误差均值达到-40.9％.重新标定系统常数后,能见度仪示值一致性明显提高.%It is significant to measure visibility accurately in real time for guiding the traffic early warning and air quality assessment.The principles of forward scattering visibility meters are depicted,and the detection techniques and methods in the laboratory are introduced briefly.Based on the visibility environment simulation cabin developed by the Anhui Atmospheric Observation and Technical Support Center,multiple forward scattering visibility meters produced by three domestic manufacturers are tested.The consistency of various visibility values is examined,and the reasons for deviation are analyzed.In present,there is no standard verification scheme for visibility meters,so a method by using system constant calibration is proposed to reduce the measurement errors.The results show that visibility values are in goodconsistency with forward scattering visibility meters produced by the same manufacturer.The maximum of standard deviation is 131.3 m when visibility is less than 1.5 km,and 457.4 m in 1.5 to 10 km visibility condition.But there are obvious deviations for the meters produced by different manufacturers with the maximum of relative error up to-40.9％ in 1.5 to 10 km visibility condition.After the calibration of the system constant,the accuracy of forward scattering visibility meters is improved obviously.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)002【总页数】6页(P217-222)【关键词】能见度;检测;环境模拟方舱;标定;线性回归【作者】王敏;张世国;汪玮;方海涛;陆斌;刘清彬;高兰达【作者单位】安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;交通运输部公路科学研究院,北京100088;交通运输部公路科学研究院,北京100088【正文语种】中文【中图分类】P412能见度是气象观测的常规气象要素之一，也是环境评价的重要指标[1-3]。

附件前向散射能见度仪功能规格需求书（试行）中国气象局综合观测司2011-4目录1 前言 (1)编写目标和原则 (1)编写依据 (1)2 基本原理 (1)定义 (1)测量原理 (2)3 组成结构 (2)传感器部分 (3)数据采集部分 (3)外围设备 (3)4 功能要求 (3)数据采集 (3)数据处理 (3)数据存储 (3)数据传输 (4)数据质量控制 (4)终端操作命令 (4)加热 (5)5 技术要求 (5)测量要求 (5)传感器要求 (6)可靠性要求 (7)电源 (7)功耗 (7)6 其他要求 (7)文件要求 (7)电磁兼容 (7)工作环境适应性 (8)电源安全性 (9)防雷 (10)结构和外观 (10)7 前向散射能见度仪的检测 (10)1 前言编写目标和原则随着科学技术的不断发展，气象监测能力不断提高，社会对天气预报、气象监测和灾害性天气的预警能力的需求日益提高。

目前气象能见度要素仍然依靠人工目测进行观测，远远不能满足气象业务、服务（高速公路、航空等）和科学研究的需要。

给出能见度自动探测设备的指导性要求，有利于推进我国能见度要素观测的自动化进程，从而提升气象观测能力和准确度，满足气象业务、公共服务、专业服务需求。

编写依据1）《地面气象观测规范》2）《气象仪器和观测方法指南（第七版）》2 基本原理定义2.1.1气象光学视程（MOR）白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。

2.1.2亮度对比目标物的亮度与其背景亮度之差同背景亮度之比值。

对比阈值人眼能察觉的最小亮度对比。

2.1.4白天气象能见度指视力正常(对比阈值为的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适度)的最大距离。

2.1.5夜间气象能见度按如下两种方式定义：a)假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大距离；b)中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距离。