DNQ1前向散射能見度儀用戶手冊

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DNQ1前向散射能見度儀用戶手冊華云升達（北京）氣象科技有限責(zé)任公司20146目錄1、前言能見度是氣象觀測的常規(guī)項目，反映大氣的渾濁程度的一個光學(xué)指標，是表征近地表大氣透明程度的一個重要物理量，并可以在特定條件下分析空氣污染的程度。對航空、航海、陸上交通、目標探測和識別以及軍事活動都有重要的影響。在氣象學(xué)中，能見度是識別氣團特性的重要參數(shù)之一，代表當時的大氣光學(xué)狀態(tài)，和天氣的變化有緊密的關(guān)系。在天氣預(yù)報和環(huán)境監(jiān)測上都有實際意義。目前，已有很多方法用于大氣能見度的測量。我國氣象站大部分仍采用人工目測方法來觀測能見度，這樣主觀因素較多，誤差較大，特別是夜間能見度的目測結(jié)果

2、誤差更大，不能滿足實際應(yīng)用的需要。DNQ1前向散射式能見度儀的指標是根據(jù)中國氣象局綜合觀測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、探測原理DNQ1前向散射式能見度儀由發(fā)射器、接收器、電源控制器和機架等部分組成。探測原理見圖2.1和2.2.發(fā)射器裝置由紅外線LED、控制和觸發(fā)電路、紅外線強度傳感器（光二極管）和反向散射信號強度傳感器（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)射光強度，測量的變送器強度用于

3、自動使紅外線LED的強度保持為預(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。反饋回路對紅外線LED的溫度和老化效應(yīng)進行補償。另一方面，主動補償會略微加速紅外線LED老化。因此，初始LED電流設(shè)置為一個值，這可確保裝置運行幾年而無需維護。額外的光二極管測量從鏡頭、其他對象或污染物向后散射的光，此信號也由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、反向散射測量光源LED以及一些控制和定時電子器件組成。接收PIN光二極管檢測從采樣空氣柱內(nèi)懸

4、浮顆粒散射且被鏡頭聚焦（特定方向的散射光）的光脈沖。信號電壓由與變送器同步的相敏鎖定放大器進行過濾和檢測。高達30kcd/m2的環(huán)境光照水平不會影響光二極管的檢測，也不會使前置放大器飽和。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。此信號經(jīng)處理后送至控制器的數(shù)據(jù)采集板經(jīng)CPU取樣和計算得到采樣區(qū)內(nèi)大氣的特定方向的前向散射光的強度值，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，由此計算得到大氣能見度的值。圖2.1前向散射式能見度儀探

5、測原理圖圖2.2 光學(xué)測量示意圖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中的所示編號對應(yīng)如下：變送器/發(fā)射器控制器/接收器空白面板管中的Pt100溫度傳感器安裝座護罩式加熱器（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，需要指出的是對于可能有臺風(fēng)波及的地區(qū)地基的深度由原設(shè)計的 400mm增加到 600mm。（2

6、）立桿（3）采集器機箱（4）上部的HY-35能見度傳感器 圖3.2 設(shè)備實物照片4、設(shè)備安裝步驟設(shè)備的安裝時應(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）安裝采集器機箱。（5）連接HY-35到機箱的電纜。（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）連接機箱到外部的信號輸出電纜，為3芯帶屏蔽的信號纜。（8）連接外部輸入到機箱的200V 供電電纜。（9） 連接內(nèi)部插頭，開始測試設(shè)備。5、設(shè)備使用維護注意事項5.1、選擇安裝位置為能見度傳感器DNQ1找到一個合適的位

7、置對于獲得有代表性的環(huán)境測量值很重要。該位置應(yīng)代表一般關(guān)注區(qū)域。對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，因為樹可能會導(dǎo)致小氣候變化。（2）避免光學(xué)干擾所在位置應(yīng)沒有會干擾光學(xué)測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，這是因為無法將反射的信號與實際散射信號區(qū)分開來?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)傳感器橫臂檢測到反射光。

8、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，此時內(nèi)置診斷會指示警告。明亮的日光也會增大接收器中的噪音水平。變送器和接收器應(yīng)遠離明顯的污染源，如過往車輛濺起的水花。鏡頭變臟會導(dǎo)致傳感器報告的能見度值過高。傳感器將自動檢測過度污染。在馬路環(huán)境中，接收器應(yīng)遠離過往車輛。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，必須考

9、慮電源和通信線路是否易于布設(shè)，因為這會影響所需的工作量和附件數(shù)量，從而影響實際安裝成本。雖然DNQ1設(shè)計為能夠經(jīng)受住惡劣的天氣情況，但有些位置的環(huán)境對安裝提出了更多要求。對于極度寒冷的情況，可使用護罩式加熱器防止冰雪堆積。5.2、設(shè)備接地設(shè)備安裝場地要做好防雷地網(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?shù)氐牡叵滤?。接地桿的下端應(yīng)不斷碰到濕地?？梢允褂媒拥仉娮?/p>

10、測試儀檢查接地質(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，請按如下所示進行操作：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)備維護及校準5.4.1、清潔鏡頭和護罩為獲取可靠的結(jié)果，DNQ1變送器和接收器裝置的鏡頭應(yīng)相對保持干凈，因為臟鏡頭可提供比實際能見度更好的能見度值。應(yīng)定期對DNQ1的鏡頭進行清潔處理。一般每隔六個月或更短的時間執(zhí)行一次清潔，具體取決于DNQ1的實際使用環(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，

11、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）確保護罩和鏡頭沒有冷凝水、積雪或積冰。（3）擦去護罩內(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)場維護，或通過中心站發(fā)送此命令）。5.4.2、校準DNQ1已在出廠時進行了校準。通常，只要電路板沒有更換或警告和警報中沒有相關(guān)要求，就不需要重新對DNQ1執(zhí)行校準。不需要對電路板進行硬件校準。建議每年執(zhí)行一次定期檢查。用戶可以使用PWA11校準套件檢查能見度校準。如果檢查結(jié)果顯示變化小于±5%，建議不要進行重新校準，因為變化屬于校準過程的可重復(fù)性范圍內(nèi)。如果任何機械損壞改變或削弱

12、了光學(xué)測量路徑（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)，則需要重新校準能見度測量和污染測量?？梢允褂肞WA11校準套件檢查并調(diào)整校準。該套件包含一個擋板和兩個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命令。校準過程檢查兩點：零散射信號和極高的散射信號。零信號使用擋板獲取，而高信號使用不透明玻璃板獲取。校準能見度測量時，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。照射到校準儀板上的明亮陽光將增加散射測量時的噪音，降低CHEC命令輸出的穩(wěn)定性。但是，可以在小雨天氣下進行校準。

13、執(zhí)行校準檢查過程之前，請按照“清潔鏡頭和護罩”一節(jié)中的說明清潔鏡頭。另請檢查不透明玻璃板的狀況并根據(jù)需要進行清潔。（1）要阻止光路，請將擋板放在接收器護罩中，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）移動擋板。（4）將校準儀板裝到鏡頭護罩中。請參見下方圖5.4。（5）將不透明玻璃板固定到護罩上。請注意印在玻璃板上的信號值，因為以下步驟中需要使用該值。（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。（9）該信號值必須接近印在玻璃板上的值。如果差值小于5%，則校準正確。否則，請繼續(xù)執(zhí)行校準過程。（

14、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)校準檢查執(zhí)行校準，請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校準儀信號值印在玻璃板的標簽上。通常，該信號接近為500Hz。DNQ1會計算新的比例因數(shù)并將其保存在非易失性存儲器(EEPROM)中。（2）鍵入CHEC以驗證是否正在使用新的比例因數(shù)。顯示的信號值應(yīng)等于校準儀信號值。如果新的比例因數(shù)與出廠校準的比例因數(shù)的差值超過20%，則會忽略CAL命令。請檢查DNQ1和校準儀是否存在硬件或機械錯誤。如果已更換光學(xué)裝置PWC10/20/50或PWT11，則

15、與初始比例因數(shù)相比，新的比例因數(shù)可能會更改20%以上，請忽略值和CAL命令。在這種情況下，請在校準過程中使用FCAL命令（出廠校準）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)透傳指令直接與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、能見度測量參數(shù)性能描述測量范圍MOR 10 35000 m 精度±10%, 10 10000 m±15%, 10km 35 km儀器一致性+ 5%時間常數(shù)60 秒更新間隔15 秒8、服務(wù)與技術(shù)支持因產(chǎn)品更新升級較快，本手冊僅做用戶參考使用，產(chǎn)品以實際到貨為準。感謝您對我們的信任和支持！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