后向散射型能见度仪

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一、绪论11课题研究的背景与意义能见度是气象观测项目之一,是反映大气浑浊程度的光学指标,是用特殊标志或者发光体的可视距离来表征近地表大气透明程度的一个重要物理量。而能见度也被应用到了各个方面,比如气象部门的天气预报与空气质量分析,高速公路与航空、航海等交通运输部门的道路气象信息系统,甚至对现代的军事行动和国民经济建设都有着重要影响。而处在这个科技和经济都飞速发展的时代,能见度这个问题带来的影响更为突出,特别是这些年因为能见度过低而造成的重大交通事故屡有发生,因而能见度的测量与能见度仪的研制便成为许多人关注的一个热点。12国内外研究现状自从 1924年柯西米德( Koschmieder)建立起大气能见度测量的基本理论 ,国内外许多专家致力于能见度测量技术的研究以及仪器的制造 [1]。最早在 1950年至 1960年间出现了第一类能见度仪,透射型能见度仪,它是测量一段较长空气柱的透过率或消光系数(如透射仪、望远光度计等)确定大气的能见距离的 。1960年以后又出现了第二类散射型能见度仪,根据粒子对光的散射特性来确定能见距离。散射法是测量一个小体积空气对光的散射,依据所测量的散射角不同具体又可分为前向散射仪、后向散射仪。在国外,透射型能见度仪作为较早发明的能见度仪,其发射光源从卤钨灯发展到脉冲氙灯, Ga As发光二极管;相应的接收器件也由普通二极管发展到光电二极管。光源和接收器件的更新促使电子线路间匹配更佳,发射端采用了光电负反馈稳光强电路,接收端也运用了监测光电二极管稳定性的电路装置,信号处理电路采用了锁相技术,数据处理和显示全部计算机化。目前,前向散射仪是生产厂家最多、应用最为普遍的仪器,一般发射脉冲红外光,散射光由接收器里的光电管监测,光学系统角度确定,同时污染检测比较成熟。德国的 Impulsphysik公司是最早进行能见度研究并制造出仪器的公司。还有芬兰的 Vaisala公司、英国的 Biral公司、美国的 Belfort公司等等,也对透射式和散射式等方法都进行了深入的研究 ,并有相应成熟的产品投入使用。在国内, 20世纪 80年代左右,就对透射法测量能见度进行了研究。长春气象仪器研究所首先研制出透射式能见度仪— TS型透射表,填补了国内在该领域的空白。国产前向散射能见度仪已在气象部门使用;激光雷达应用于能见度测量在近几年取得了突破;散射式能见度仪经过多家科研机构几十年的探索,也得到了一定的发展,但依旧没有大规模投入使用。气象部门、道路交通以及大多数机场所使用的能见度测量仪器,基本上仍是国外产品。所以,研制出一个较高精度、且便捷,易于操作的能见度仪有很广阔的市场前景。