專利名稱：雙反射鏡透射能見度裝置及其測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣象檢測裝置，特別是一種能見度檢測裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的測量大氣能見度一般用目測的方法，也有使用透射式能見度儀、激光能見 度自動測量儀等測量儀器測量。 目前，能見度的觀測大都還是以人工目測為主，規(guī)范性、客觀性相對較差。采用大 氣透射儀，這種儀器體積大、安裝復雜，測量基線長，需要通過光束透過兩固定點之間的大 氣柱直接測量氣柱透射率，以此來推算能見度的值，測量的可靠性受光源及其他硬件系統(tǒng) 工作穩(wěn)定性的影響，一般只適用于中等以下能見度的觀測，而在雨、霧等低能見度天氣，會 因水汽吸收等復雜條件造成較大誤差。而激光能見度自動測量儀是通過激光測量大氣消光 系數(shù)的方法來推算能見度，相對而言，較為客觀和準確，但這種儀器成本昂貴、維護費用高、 操作復雜，在雨、霧天也難以進行正常觀測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙反射鏡透射能見度裝置及其測量方法，解決并使能見 度測量更加簡便，降低測量成本。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案 —種雙反射鏡透射能見度裝置，包括箱體和箱內(nèi)的激光器， 所述箱體的前壁嵌有玻璃窗，箱頂內(nèi)面為屏幕，屏幕下方置有攝像頭，箱后壁開有 線孔，線孔內(nèi)穿過的數(shù)據(jù)線一端與攝像頭的信號輸出接口連接，另一端與計算機的數(shù)據(jù)輸 入接口連接； 所述激光器位于箱體后部，它與位于箱體中部的分光鏡直線排列，分光鏡的正前 方置有箱內(nèi)前位反射鏡和箱外近距離反射鏡，分光鏡的正上方置有箱內(nèi)上位反射鏡，箱內(nèi) 上位反射鏡的正前方、分光鏡的斜上方置有箱內(nèi)斜上位反射鏡和箱外遠距離反射鏡，所述 箱內(nèi)斜上位反射鏡和箱內(nèi)前位反射鏡各有一個孔徑為5mm的小孔，激光器發(fā)射的激光束經(jīng) 分光鏡分成水平和垂直向上的兩束激光，水平向的一束激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡的小孔， 經(jīng)箱外近距離反射鏡的反射，再折回到箱內(nèi)前位反射鏡上，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi) 上位反射鏡的小孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡的反射，再折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡上，兩束激光 的反射影像被透射在箱頂?shù)钠聊簧?，所述兩束激光的反射影像位于攝像頭的鏡頭視野之 內(nèi)。 所述計算機是臺式計算機或便攜式計算機。
所述屏幕是箱頂?shù)谋砻婊驋煊谙漤數(shù)哪徊肌?br>
—種雙反射鏡透射能見度裝置的能見度測量方法，其特征在于步驟如下
步驟一，開啟激光器、攝像頭和計算機； 步驟二，激光器發(fā)射的激光束經(jīng)分光鏡分成水平和垂直向上兩束激光，水平向的
3一束激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡的小孔，經(jīng)距離激光器為R2的箱外近距離反射鏡的反射，再 折回到箱內(nèi)前位反射鏡，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡的小孔，經(jīng)距離激光器 為Rl的箱外近距離反射鏡的反射，再折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡，兩束激光的反射光束被透 射在箱頂?shù)钠聊簧希?步驟三，攝像頭采集兩束激光在屏幕上的反射影像，并通過數(shù)據(jù)線將兩組圖像數(shù) 據(jù)輸傳送至計算機中； 步驟四，計算機的圖像處理軟件將采集到的兩個光斑圖像進行濾波處理，得出兩 個光斑的亮度分別為L和12，并存入計算機中的存儲器中，計算機的運算器通過已設定的 計算公式L = I2*e—xk/(R2/R》'2，X二 R2-R"通過P二 (1/K)Ln(20)計算得出近距離與遠距 離的光斑的亮度比值，也就是氣象光學視程MOR值。計算機中的控制器用于對攝像頭、存儲 器和輸出設備的控制。 與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果 1、采用一個激光器，通過分光鏡分出兩路光，兩路光強度相對穩(wěn)定。 2、采用一個采用攝像頭作為傳感器，獲取返回來的兩路光的光斑圖像資料，僅僅
測量兩路光的亮度，使得測量對象相對穩(wěn)定。 3、屏幕上反射回來的光斑只要落在攝像頭的拍攝圖像區(qū)內(nèi)，就能進行拍攝并將圖 像傳至計算機，降低了光源與傳感器的位置對準難度。 4、測量氣象光學視程僅僅是測量兩路光的亮度比值。由于兩路光的分光比穩(wěn)定， 測量又采用同一個攝像頭，所以能較準確的測量兩路光的亮度比值，從而獲得更準確的氣 象光學視程。 5、本裝置結(jié)構簡單，充分發(fā)揮了半導體激光器方向性好，能力集中、空氣穿透性強 的優(yōu)勢，對發(fā)射裝置和采集裝置要求不高，安裝和調(diào)試快捷，成本低，便于維修和替換。該方 法能夠?qū)δ芤姸冗M行實時監(jiān)測，裝置工作原理簡單，檢測的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、及時、準確，便于推廣 使用。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構示意圖； 圖2是本發(fā)明的測量方法流程圖； 圖3是本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)處理的基本結(jié)構示意圖。 附圖標記l-激光器、2-分光鏡、3-箱外近距離反射鏡、4-箱外遠距離反射鏡、 5-箱內(nèi)上位反射鏡、6-箱內(nèi)前位反射鏡、7-箱內(nèi)斜上位反射鏡、8-激光束、9-攝像頭、 10-屏幕、11-計算機、12-檢測箱體、13-玻璃窗、14-線孑L、 15-數(shù)據(jù)線。
具體實施例方式
實施例參見圖1所示，一種雙反射鏡透射能見度裝置，包括箱體12和箱內(nèi)的激光 器l，所述箱體12的前壁嵌有玻璃窗13，箱頂內(nèi)面為屏幕10，屏幕下方置有攝像頭9，箱后 壁開有線孔14，線孔內(nèi)穿過的數(shù)據(jù)線15—端與攝像頭9的信號輸出接口連接，另一端與計 算機11的數(shù)據(jù)輸入接口連接；所述計算機11可以是臺式計算機或便攜式計算機。
所述激光器1位于箱體后部，它與位于箱體中部的分光鏡2直線排列，分光鏡的分 光比為l : 1，分光鏡2的正前方置有箱內(nèi)前位反射鏡6和箱外近距離反射鏡3，分光鏡2的 正上方置有箱內(nèi)上位反射鏡5，箱內(nèi)上位反射鏡5的正前方、分光鏡2的斜上方置有箱內(nèi)斜 上位反射鏡7和箱外遠距離反射鏡4，所用的所有反射鏡的反射率均為99%。所述箱內(nèi)斜 上位反射鏡7和箱內(nèi)前位反射鏡6各有一個孔徑為5mm的小孔，激光器發(fā)射的激光束8 (或 者是白光)經(jīng)分光鏡2分成水平和垂直向上的兩束激光，水平向的一束激光穿過箱內(nèi)前位 反射鏡6的小孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡3的反射，激光折回到箱內(nèi)前位反射鏡，垂直向上的 一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡5的小孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡3的反射，激光折回到箱內(nèi)斜 上位反射鏡上，兩束激光的反射影像被透射在箱頂?shù)钠聊?0上，屏幕可以是箱頂?shù)谋砻婊?者是掛于箱頂?shù)哪徊?。所述兩束激光的反射影像位于攝像頭9的鏡頭視野之內(nèi)。
參見圖2、圖3，這種雙反射鏡透射能見度裝置的能見度測量方法，步驟如下
步驟一，開啟激光器1、攝像頭9和計算機11 ; 步驟二，激光器發(fā)射的激光束8經(jīng)分光鏡2分成水平和垂直向上兩束激光，水平向 的一束激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡6的小孔，經(jīng)距離激光器為R2的箱外近距離反射鏡3的反 射，再折回到箱內(nèi)前位反射鏡6上，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡5的小孔，經(jīng) 距離器為Rl的箱外近距離反射鏡3的反射，再折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡7上，兩束激光的 反射光束被透射在箱頂?shù)钠聊?0上； 步驟三，攝像頭采集兩束激光在屏幕上的反射影像，并通過數(shù)據(jù)線15將兩組圖像 數(shù)據(jù)輸傳送至計算機ll中； 步驟四，計算機的圖像處理軟件將采集到的兩個光斑圖像進行濾波處理，得出兩 個光斑的亮度分別為L和12，并存入計算機中的存儲器中，計算機的運算器通過已設定的 計算公式<formula>formula see original document page 5</formula>通過<formula>formula see original document page 5</formula>計算得出近距離與遠距 離的光斑的亮度比值，也就是氣象光學視程M0R值。
權利要求
一種雙反射鏡透射能見度裝置，包括箱體(12)和箱內(nèi)的激光器(1)，其特征在于所述箱體(12)的前壁嵌有玻璃窗(13)，箱頂內(nèi)面為屏幕(10)，屏幕下方置有攝像頭(9)，箱后壁開有線孔(14)，線孔內(nèi)穿過的數(shù)據(jù)線(15)一端與攝像頭(9)的信號輸出接口連接，另一端與計算機(11)的數(shù)據(jù)輸入接口連接；所述激光器(1)位于箱體后部，它與位于箱體中部的分光鏡(2)直線排列，分光鏡(2)的正前方置有箱內(nèi)前位反射鏡(6)和箱外近距離反射鏡(3)，分光鏡(2)的正上方置有箱內(nèi)上位反射鏡(5)，箱內(nèi)上位反射鏡(5)的正前方、分光鏡(2)的斜上方置有箱內(nèi)斜上位反射鏡(7)和箱外遠距離反射鏡(4)，所述箱內(nèi)斜上位反射鏡(7)和箱內(nèi)前位反射鏡(6)各有一個孔徑為5mm的小孔，激光器發(fā)射的激光束(8)經(jīng)分光鏡(2)分成水平和垂直向上的兩束激光，水平向的一束激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡(6)的孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡(3)的反射，再折回到箱內(nèi)前位反射鏡(6)上，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡(5)的小孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡(3)的反射，再折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡(7)上，兩束激光的反射影像被透射在箱頂?shù)钠聊?10)上，所述兩束激光的反射影像位于攝像頭(9)的鏡頭視野之內(nèi)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的雙反射鏡透射能見度裝置，其特征在于所述計算機(11)是 臺式計算機或便攜式計算機。
3. 根據(jù)權利要求1所述的雙反射鏡透射能見度裝置，其特征在于所述屏幕是箱頂?shù)?表面或掛于箱頂?shù)哪徊肌?br>
4. 一種應用權利要求1-3所述雙反射鏡透射能見度裝置的能見度測量方法，其特征在 于步驟如下步驟一，開啟激光器、攝像頭和計算機；步驟二，激光器發(fā)射的激光束經(jīng)分光鏡分成水平和垂直向上兩束激光，水平向的一束 激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡(6)的小孔，經(jīng)距離激光器為R2的箱外近距離反射鏡(3)的反 射，再折回到箱內(nèi)前位反射鏡(6)，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡(5)的小孔， 經(jīng)距離激光器為R1的箱外近距離反射鏡(3)的反射，再折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡(7)，兩束 激光的反射光束被透射在箱頂?shù)钠聊?10)上；步驟三，攝像頭采集兩束激光在屏幕上的反射影像，并通過數(shù)據(jù)線(15)將兩組圖像數(shù) 據(jù)輸傳送至計算機(11)中；步驟四，計算機的圖像處理軟件將采集到的兩個光斑圖像進行濾波處理，得出兩個光 斑的亮度分別為II和12，并存入計算機中的存儲器中，計算機的運算器通過已設定的計算 公式II = I2*e-xk/(R2/Rl)~2，X = R2-R1，通過P = (1/K)Ln(20)計算得出近距離與遠距 離的光斑的亮度比值，也就是氣象光學視程MOR值。計算機中的控制器用于對攝像頭、存儲 器和輸出設備的控制。
全文摘要
一種雙反射鏡透射能見度裝置，包括箱體和箱內(nèi)的激光器，所述箱體的前壁嵌有玻璃窗，箱頂內(nèi)面為屏幕，屏幕下方置有攝像頭，攝像頭與計算機連接；激光器發(fā)射的激光束經(jīng)分光鏡分成水平和垂直向上的兩束激光，水平向的一束激光穿過箱內(nèi)前位反射鏡的中心孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡的反射，激光折回到箱內(nèi)前位反射鏡，垂直向上的一束激光穿過箱內(nèi)上位反射鏡的中心孔，經(jīng)箱外近距離反射鏡的反射，激光折回到箱內(nèi)斜上位反射鏡上，兩束激光的反射影像被透射在箱頂?shù)钠聊簧?，并在鏡頭視野之內(nèi)。本發(fā)明的能夠?qū)δ芤姸冗M行實時監(jiān)測，裝置工作原理簡單，檢測的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、及時、準確，并且對發(fā)射裝置和采集裝置要求不高，安裝和調(diào)試快捷，便于推廣使用。
文檔編號G01N21/47GK101738384SQ20101030075
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2010年1月26日
發(fā)明者楊玲, 畢務忠, 毛節(jié)泰, 馬舒慶 申請人:中國氣象局氣象探測中心