DNQ1前向散射能見度儀用戶手冊(cè)

1、DNQ1前向散射能見度儀用戶手冊(cè)華云升達(dá)（北京）氣象科技有限責(zé)任公司20146目錄1、前言32、探測(cè)原理33、設(shè)備構(gòu)成54、設(shè)備安裝步驟65、設(shè)備使用維護(hù)注意事項(xiàng)65.1、選擇安裝位置65.2、設(shè)備接地85.3、設(shè)備安裝方式85.4、設(shè)備維護(hù)及校準(zhǔn)9、清潔鏡頭和護(hù)罩9、校準(zhǔn)96、數(shù)據(jù)采集問題117、系統(tǒng)參數(shù)117.1、系統(tǒng)功率117.2、能見度測(cè)量參數(shù)118、服務(wù)與技術(shù)支持12附件：地基圖紙131、前言能見度是氣象觀測(cè)的常規(guī)項(xiàng)目，反映大氣的渾濁程度的一個(gè)光學(xué)指標(biāo)，是表征近地表大氣透明程度的一個(gè)重要物理量，并可以在特定條件下分析空氣污染的程度。對(duì)航空、航海、陸上交通、目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別以及軍事活動(dòng)都

2、有重要的影響。在氣象學(xué)中，能見度是識(shí)別氣團(tuán)特性的重要參數(shù)之一，代表當(dāng)時(shí)的大氣光學(xué)狀態(tài)，和天氣的變化有緊密的關(guān)系。在天氣預(yù)報(bào)和環(huán)境監(jiān)測(cè)上都有實(shí)際意義。目前，已有很多方法用于大氣能見度的測(cè)量。我國氣象站大部分仍采用人工目測(cè)方法來觀測(cè)能見度，這樣主觀因素較多，誤差較大，特別是夜間能見度的目測(cè)結(jié)果誤差更大，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。DNQ1前向散射式能見度儀的指標(biāo)是根據(jù)中國氣象局綜合觀測(cè)司制定的前向散射式能見度儀功能規(guī)格需求書的要求，2011年5月華云公司使用DNQ1前向散射式能見度儀參加并通過了氣象探測(cè)中心組織的能見度儀考核，在考核過程中，DNQ1表現(xiàn)穩(wěn)定，效果比較理想。2、探測(cè)原理DNQ1前向散射式

3、能見度儀由發(fā)射器、接收器、電源控制器和機(jī)架等部分組成。探測(cè)原理見圖2.1和2.2.發(fā)射器裝置由紅外線LED、控制和觸發(fā)電路、紅外線強(qiáng)度傳感器（光二極管）和反向散射信號(hào)強(qiáng)度傳感器（光二極管）組成。變送器裝置以2kHz的頻率使紅外線LED產(chǎn)生脈沖波。光二極管監(jiān)控發(fā)射光強(qiáng)度，測(cè)量的變送器強(qiáng)度用于自動(dòng)使紅外線LED的強(qiáng)度保持為預(yù)設(shè)值?！癓EDI”反饋電壓由CPU監(jiān)控，以獲取有關(guān)紅外線LED的老化情況和可能的缺陷的信息。反饋回路對(duì)紅外線LED的溫度和老化效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。另一方面，主動(dòng)補(bǔ)償會(huì)略微加速紅外線LED老化。因此，初始LED電流設(shè)置為一個(gè)值，這可確保裝置運(yùn)行幾年而無需維護(hù)。額外的光二極管測(cè)量從鏡頭、

4、其他對(duì)象或污染物向后散射的光，此信號(hào)也由CPU監(jiān)控。溫度傳感器是固定到橫臂上的Pt100熱敏電阻。使用高精度A/D轉(zhuǎn)換器，每分鐘測(cè)量一次溫度。光接收器由PIN光二極管、前置放大器、電壓到頻率轉(zhuǎn)換器、反向散射測(cè)量光源LED以及一些控制和定時(shí)電子器件組成。接收PIN光二極管檢測(cè)從采樣空氣柱內(nèi)懸浮顆粒散射且被鏡頭聚焦（特定方向的散射光）的光脈沖。信號(hào)電壓由與變送器同步的相敏鎖定放大器進(jìn)行過濾和檢測(cè)。高達(dá)30kcd/m2的環(huán)境光照水平不會(huì)影響光二極管的檢測(cè)，也不會(huì)使前置放大器飽和。發(fā)射器通過紅外發(fā)光管，產(chǎn)生紅外光通過鏡頭在大氣中形成接近平行的光柱。接收器將采樣區(qū)內(nèi)大氣的特定方向的前向散射光匯集到光電傳

5、感器的接收面上，并將其轉(zhuǎn)換為與大氣能見度成反比關(guān)系的電信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)處理后送至控制器的數(shù)據(jù)采集板經(jīng)CPU取樣和計(jì)算得到采樣區(qū)內(nèi)大氣的特定方向的前向散射光的強(qiáng)度值，由此估算出總的散射量（與儀器的結(jié)構(gòu)決定的采樣角度有關(guān)），從而得到透過量，由此計(jì)算得到大氣能見度的值。圖2.1前向散射式能見度儀探測(cè)原理圖圖2.2 光學(xué)測(cè)量示意圖3、設(shè)備構(gòu)成HY-35能見度傳感器的具體組成部分如圖3.1所示，總體上位7部分構(gòu)成。使用安裝法蘭將其固定到桅桿側(cè)面或橫臂。實(shí)物圖見圖3.2 。圖3.1 DNQ1前向散射式能見度儀如圖3.1中的所示編號(hào)對(duì)應(yīng)如下：變送器/發(fā)射器控制器/接收器空白面板管中的Pt100溫度傳感器安裝座

6、護(hù)罩式加熱器（可選）亮度傳感器PWL111（可選）的位置HY-35能見度儀系統(tǒng)安裝時(shí)有以下幾部分：（1）澆筑水泥地基（含預(yù)埋螺栓），中心可以有走線孔，直徑不小于20mm即可。圖紙見本文最后的附件1，需要指出的是對(duì)于可能有臺(tái)風(fēng)波及的地區(qū)地基的深度由原設(shè)計(jì)的 400mm增加到 600mm。（2）立桿（3）采集器機(jī)箱（4）上部的HY-35能見度傳感器 圖3.2 設(shè)備實(shí)物照片4、設(shè)備安裝步驟設(shè)備的安裝時(shí)應(yīng)按照以下步驟完成：（1）按照附件1圖紙的要求建造地基。（2）開箱取出立桿，豎起立桿到預(yù)埋螺栓上，緊固地腳螺釘。（3）安裝HY-35能見度傳感器。（4）安裝采集器機(jī)箱。（5）連接HY-35到機(jī)箱的電纜。

7、（6）鋪設(shè)與外部連接的電纜，包括：數(shù)據(jù)的輸出電纜，220V供電電纜。（7）連接機(jī)箱到外部的信號(hào)輸出電纜，為3芯帶屏蔽的信號(hào)纜。（8）連接外部輸入到機(jī)箱的200V 供電電纜。（9） 連接內(nèi)部插頭，開始測(cè)試設(shè)備。5、設(shè)備使用維護(hù)注意事項(xiàng)5.1、選擇安裝位置為能見度傳感器DNQ1找到一個(gè)合適的位置對(duì)于獲得有代表性的環(huán)境測(cè)量值很重要。該位置應(yīng)代表一般關(guān)注區(qū)域。對(duì)DNQ1的位置的主要要求如下：（1）具有一定的氣象代表性DNQ1所在位置的測(cè)量值應(yīng)代表周圍的天氣情況。DNQ1的理想位置是距所有大型建筑以及其他產(chǎn)生熱量和擋住降水水滴的建筑物至少100m處。避免樹的陰影，因?yàn)闃淇赡軙?huì)導(dǎo)致小氣候變化。（2）避免光

8、學(xué)干擾所在位置應(yīng)沒有會(huì)干擾光學(xué)測(cè)量的障礙物和反射面，并且沒有明顯的污染源。建議在變送器和接收器裝置的視線中不要有障礙物（請(qǐng)參見圖5.1）。如果變送器光束從障礙物反射回接收器裝置，則傳感器將指示MOR值太小，這是因?yàn)闊o法將反射的信號(hào)與實(shí)際散射信號(hào)區(qū)分開來?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)傳感器橫臂檢測(cè)到反射光。任何反射光都隨橫臂方向變化而變化，并且能見度讀數(shù)也會(huì)相應(yīng)變化。圖 5.1 推薦的DNQ1位置A安裝方式：傳感器安裝在支臂上。B安裝方式：傳傳感器安裝在桅桿頂端。接收器和變送器的光學(xué)器件不應(yīng)指向強(qiáng)光源。建議在北半球接收器指向北方，而在南半球指向南方。接收器電路在亮光中可能變飽和，此時(shí)內(nèi)置診斷會(huì)指示警告。明亮的日

9、光也會(huì)增大接收器中的噪音水平。變送器和接收器應(yīng)遠(yuǎn)離明顯的污染源，如過往車輛濺起的水花。鏡頭變臟會(huì)導(dǎo)致傳感器報(bào)告的能見度值過高。傳感器將自動(dòng)檢測(cè)過度污染。在馬路環(huán)境中，接收器應(yīng)遠(yuǎn)離過往車輛。首選方向是沿著馬路。接收器應(yīng)指向最近車道的駕駛方向。（3）電源和通信線路易于布設(shè)安裝DNQ1時(shí)，必須考慮電源和通信線路是否易于布設(shè)，因?yàn)檫@會(huì)影響所需的工作量和附件數(shù)量，從而影響實(shí)際安裝成本。雖然DNQ1設(shè)計(jì)為能夠經(jīng)受住惡劣的天氣情況，但有些位置的環(huán)境對(duì)安裝提出了更多要求。對(duì)于極度寒冷的情況，可使用護(hù)罩式加熱器防止冰雪堆積。5.2、設(shè)備接地設(shè)備安裝場(chǎng)地要做好防雷地網(wǎng)，做好接地設(shè)施。將設(shè)備接地可防止DNQ1的電子

10、模塊和其他物體受到雷擊，并且可防止無線電頻率干擾。通過氣象站接地電纜將DNQ1設(shè)備接地。接地原則如下：（1）將接地桿安裝在盡量靠近桅桿的位置。也就是說，使接地電纜的長度最小。接地電纜也可以鑄入混凝土底座中。（2）接地桿的長度取決于當(dāng)?shù)氐牡叵滤弧＝拥貤U的下端應(yīng)不斷碰到濕地?？梢允褂媒拥仉娮铚y(cè)試儀檢查接地質(zhì)量。電阻必須小于10。（3）使用電源/數(shù)據(jù)電纜外殼將DNQ1的電子器件外殼接地。5.3、設(shè)備安裝方式使用傳感器支臂安裝DNQ1時(shí)，請(qǐng)按如下所示進(jìn)行操作：圖 5.2 將DNQ1安裝到支臂上圖 5.3 使用法蘭配件將子配件安裝到桅桿上5.4、設(shè)備維護(hù)及校準(zhǔn)5.4.1、清潔鏡頭和護(hù)罩為獲取可靠的結(jié)果

11、，DNQ1變送器和接收器裝置的鏡頭應(yīng)相對(duì)保持干凈，因?yàn)榕K鏡頭可提供比實(shí)際能見度更好的能見度值。應(yīng)定期對(duì)DNQ1的鏡頭進(jìn)行清潔處理。一般每隔六個(gè)月或更短的時(shí)間執(zhí)行一次清潔，具體取決于DNQ1的實(shí)際使用環(huán)境的不同條件（例如，如果附近有公路）。完整的清潔過程如下所示：（1）用異丙醇潤濕無絨軟布，然后擦拭鏡頭。注意不要刮傷鏡頭表面。鏡頭應(yīng)保持干燥，以指示鏡頭加熱功能正常。（2）確保護(hù)罩和鏡頭沒有冷凝水、積雪或積冰。（3）擦去護(hù)罩內(nèi)表面和外表面的灰塵。（4）正確清潔光學(xué)表面后，發(fā)出CLEAN命令（需要現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，或通過中心站發(fā)送此命令）。5.4.2、校準(zhǔn)DNQ1已在出廠時(shí)進(jìn)行了校準(zhǔn)。通常，只要電路板沒有更

12、換或警告和警報(bào)中沒有相關(guān)要求，就不需要重新對(duì)DNQ1執(zhí)行校準(zhǔn)。不需要對(duì)電路板進(jìn)行硬件校準(zhǔn)。建議每年執(zhí)行一次定期檢查。用戶可以使用PWA11校準(zhǔn)套件檢查能見度校準(zhǔn)。如果檢查結(jié)果顯示變化小于±5%，建議不要進(jìn)行重新校準(zhǔn)，因?yàn)樽兓瘜儆谛?zhǔn)過程的可重復(fù)性范圍內(nèi)。如果任何機(jī)械損壞改變或削弱了光學(xué)測(cè)量路徑（即接收器或變送器，或者支撐接收器或變送器的橫臂），則必須更換DNQ1。如果更換了接收器裝置或變送器裝置(PWT11)，則需要重新校準(zhǔn)能見度測(cè)量和污染測(cè)量?？梢允褂肞WA11校準(zhǔn)套件檢查并調(diào)整校準(zhǔn)。該套件包含一個(gè)擋板和兩個(gè)具有已知散射屬性的不透明玻璃板。該過程中將使用ZERO、CHEC和CAL命

13、令。校準(zhǔn)過程檢查兩點(diǎn)：零散射信號(hào)和極高的散射信號(hào)。零信號(hào)使用擋板獲取，而高信號(hào)使用不透明玻璃板獲取。校準(zhǔn)能見度測(cè)量時(shí)，能見度應(yīng)大于500米。建議不要在大雨或明亮的陽光下執(zhí)行校準(zhǔn)。照射到校準(zhǔn)儀板上的明亮陽光將增加散射測(cè)量時(shí)的噪音，降低CHEC命令輸出的穩(wěn)定性。但是，可以在小雨天氣下進(jìn)行校準(zhǔn)。執(zhí)行校準(zhǔn)檢查過程之前，請(qǐng)按照“清潔鏡頭和護(hù)罩”一節(jié)中的說明清潔鏡頭。另請(qǐng)檢查不透明玻璃板的狀況并根據(jù)需要進(jìn)行清潔。（1）要阻止光路，請(qǐng)將擋板放在接收器護(hù)罩中，然后等待30秒。（2）發(fā)出ZERO命令。DNQ1應(yīng)做出如下響應(yīng)：ZERO SIGNAL: OK>（3）移動(dòng)擋板。（4）將校準(zhǔn)儀板裝到鏡頭護(hù)罩中。請(qǐng)

14、參見下方圖5.4。（5）將不透明玻璃板固定到護(hù)罩上。請(qǐng)注意印在玻璃板上的信號(hào)值，因?yàn)橐韵虏襟E中需要使用該值。（6）移出光路并等待30秒。（7）發(fā)出CHEC命令。（8）一分鐘之后讀取顯示的信號(hào)。（9）該信號(hào)值必須接近印在玻璃板上的值。如果差值小于5%，則校準(zhǔn)正確。否則，請(qǐng)繼續(xù)執(zhí)行校準(zhǔn)過程。（10）按ESC鍵終止CHEC命令 圖 5.4 組裝不透明玻璃板如果需要根據(jù)校準(zhǔn)檢查執(zhí)行校準(zhǔn)，請(qǐng)按照下面的說明操作：（1）發(fā)出以下命令：CAL calibrator signal value例如：CAL 485校準(zhǔn)儀信號(hào)值印在玻璃板的標(biāo)簽上。通常，該信號(hào)接近為500Hz。DNQ1會(huì)計(jì)算新的比例因數(shù)并將其保存在非

15、易失性存儲(chǔ)器(EEPROM)中。（2）鍵入CHEC以驗(yàn)證是否正在使用新的比例因數(shù)。顯示的信號(hào)值應(yīng)等于校準(zhǔn)儀信號(hào)值。如果新的比例因數(shù)與出廠校準(zhǔn)的比例因數(shù)的差值超過20%，則會(huì)忽略CAL命令。請(qǐng)檢查DNQ1和校準(zhǔn)儀是否存在硬件或機(jī)械錯(cuò)誤。如果已更換光學(xué)裝置PWC10/20/50或PWT11，則與初始比例因數(shù)相比，新的比例因數(shù)可能會(huì)更改20%以上，請(qǐng)忽略值和CAL命令。在這種情況下，請(qǐng)?jiān)谛?zhǔn)過程中使用FCAL命令（出廠校準(zhǔn)）代替CAL。6、數(shù)據(jù)采集問題本設(shè)備符合中國氣象局氣象探測(cè)技術(shù)中心新編制的數(shù)據(jù)字典查詢協(xié)議。也可以通過采集器的數(shù)據(jù)透?jìng)髦噶钪苯优c前端的傳感器命令交互和采集數(shù)據(jù)。7、系統(tǒng)參數(shù)7.1、系統(tǒng)功率部件描述能見度傳感器68W (其中加熱部分65W)采集器12W總功率80W7.2、能見度測(cè)量參數(shù)性能描述測(cè)量范圍MOR 10 35000 m 精度±10%, 10 10000 m±15%, 10km 35 km儀器一致性+ 5%時(shí)間常數(shù)60 秒更新間隔15 秒8、服務(wù)與技術(shù)支持因產(chǎn)品更新升級(jí)較快，本手冊(cè)僅做用戶參考使用，產(chǎn)品以實(shí)際到貨為準(zhǔn)。感謝您對(duì)我們的信任和支持！再次感謝您使用本公司的產(chǎn)品并希望我們的產(chǎn)品和服務(wù)能使您滿意。如果您在安裝、調(diào)試、使用過