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在线手套检漏仪,能见度检测仪检测方法的调研

添加时间:2019/6/3 10:27:14

   能见度仪的种类及测试原理

  长期以来,能见度观测主要靠人工目测,其主观性强、测量误差较大。随着光电仪器的快速发展,人工目测逐渐被全天候的能见度检测仪替代,目前普遍应用的能见度检测仪从测量原理上分,主要有透射式和散射式两大类。

  1、透射式能见度仪

  利用光在大气中传播受到的直接衰减原理, 将大气对光的吸收、反射、散射等都作为衰减, 以厚度等于“基线”长度的气柱为样本,采用测量基线气柱的平均在线手套检漏仪消光(透射)比,从而得出大气能见度和烟雾浓度。原理图如下所示:

  依据Koschmieder定律和Bouguer-Lambert定律,可求出能见度VR:

为光源发射功率,为光线经长度气柱衰减后的接收功率,为基线长度,指光源到接收器探头之间的光程。

2、散射式能见度仪

  通过测量大气气溶胶粒子的散射系数(忽略气溶胶对光的吸收因素)求得大气能见度。具有占地空间小,使用方便,在气象、交通等领域得到广泛应用。

  前向散射式能见度仪是目前使用数量最多的散射式能见度仪,它的工作测量原理是:仪器的发射端发出光辐射,对采样空间的大气进行照射,大气样本中的气溶胶粒子对光辐射产生散射,通过测量特定角度上的散射光强,并根据其与总散射量之间的关系确定总散射系数。由于气溶胶对光的吸收系数相对较小,忽略不计,利用总散射系数可以求得能见度。前向散射式能见度仪原理图如下所示:

3、两者的优缺点比较

  透射能见度仪直接探测大气的透过率或消光系数,具有测量精度高、采样体积大、接收信号强、能见度低时检测性能好等优点。但它也存在一些缺点:1) 为保证测量的准确度和测量范围,L不能太短,因此透射仪的占地面积较大;2 ) 发光源的功率不能太小,因此设备体积较大,同时光功率的不稳定性也会严重影响到 测量精度;3) 光学系统价格非常高,对准困难,而且由于收发端的距离较远,标定也存在困难,导致测量误差; 4) 透射仪对光源污染非常敏感;5) 在雨天、雾天等能见度低的气象条件下,水气吸收等复杂的情况会引起非常大的误差[1]。

  前向散射仪具有安装方便、结构紧凑、体积小、成本低的优点,但其测量原理有先天不足: 1) 采样空间小,代表性稍差;2) 定标比较困难,计算公式的反演较繁琐;3) 在雨、雾和沙尘暴等能见度较低条件下对散射粒子的尺寸很敏感,多次散射效应也影响其探测的可靠性。因此,在线手套检漏仪其测量数据有较大误差,其测量精度、可靠性、稳定性远远低于大气透射仪。

  如下图所示[2],为两种仪器分别在雾、雨、雪条件下测量偏差分布曲线。

  2 种仪器能见度测量值出现偏差的原因是: 1 ) 2种仪器本身的特性、测量原理不同; 2) 天气变化的过程是非均匀的; 3) 前散射仪测量得采样空间非常小,不能够完全代表当地能见度,因此在低能见度条件下,前散射仪的准确率和分辨率等指标与透射仪还有一定差距。

  


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