專利名稱：一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，屬于亮度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)場(chǎng)跑道視程(RVR)系統(tǒng)是自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)提供的一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，也是機(jī)場(chǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)保障飛行安全起著重要的作用。計(jì)算RVR是一個(gè)復(fù)雜的過程，但是計(jì)算RVR需要的關(guān)鍵參數(shù)有能見度數(shù)據(jù)、背景光亮度數(shù)據(jù)和跑道燈光設(shè)置等，這里的背景光亮度數(shù)據(jù)就需要專門的亮度計(jì)來提供。目前，現(xiàn)有的大部分亮度計(jì)構(gòu)造是由成像鏡頭、光電探測(cè)器、高精度I/V變換單元、高精度A/D變換單元、處理控制單元和數(shù)據(jù)顯示單元組成。外界的被測(cè)光通過成像鏡頭聚焦到光電探測(cè)器上；光電探測(cè)器一般都是輸出一個(gè)電流量；經(jīng)過ΙΛ變換后轉(zhuǎn)換為一個(gè)電壓量；再經(jīng)過A/D變換將這個(gè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；處理控制單元采集此數(shù)據(jù)，再通過顯示單元顯示給用戶。但是，此結(jié)構(gòu)不適用于室外連續(xù)工作環(huán)境，高精度的I/V變換和A/D變換元器件受溫度影響波動(dòng)較大，嚴(yán)重影響最后的測(cè)量精度。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有亮度計(jì)測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差的問題，本實(shí)用新型提供一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，不僅能消除外界溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，而且測(cè)量裝置在室外惡劣環(huán)境也可以穩(wěn)定運(yùn)行。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，包括第一高透過率玻璃、第一加熱絲、成像透鏡、濾光片、保溫層、光電探測(cè)器、模擬電路采集板、對(duì)外通信連接器、外層外殼、內(nèi)層外殼、第二加熱絲、第二高透過率玻璃和數(shù)字電路采集板；其特征在于，第一高透過率玻璃和第二高透過率玻璃固定在內(nèi)層外殼的光線入口處，第一加熱絲位于第一高透過率玻璃和第二高透過率玻璃之間；成像透鏡、濾光片和光電探測(cè)器位于內(nèi)層外殼內(nèi)，并依次排列于第二高透過率玻璃的后面，且第一高透過率玻璃、第二高透過率玻璃、成像透鏡、濾光片和光電探測(cè)器的中心點(diǎn)在同一直線上；模擬電路采集板和數(shù)字電路采集板采用疊加的方式安裝在內(nèi)層外殼內(nèi)，且與光電探測(cè)器連接；第二加熱絲安裝于模擬電路采集板的側(cè)面；保溫層固定在外層外殼和內(nèi)層外殼之間，對(duì)外通信連接器固定在外層外殼的外部。本實(shí)用新型的工作原理是外界環(huán)境光通過高透過率玻璃、成像透鏡和濾光片成像于光電探測(cè)器上。模擬電路采集板實(shí)現(xiàn)I/V變換和V/F變換，將光電探測(cè)器輸出的電流信號(hào)首先轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再將此電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)輸出。數(shù)字電路采集板上的頻率計(jì)數(shù)邏輯模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的計(jì)數(shù)邏輯，單片機(jī)采集此計(jì)數(shù)值，并計(jì)算處理輸出瞬時(shí)值、 1分鐘平均值和10分鐘平均值，可選擇使用調(diào)制解調(diào)方式、RS232方式或者RS485方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)保存和處理。本實(shí)用新型的有益效果是使用V/F變換代替?zhèn)鹘y(tǒng)的A/D變換，用一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制溫度，再加一個(gè)雙層保溫結(jié)構(gòu)，使得本實(shí)用新型具有測(cè)量效率高、測(cè)量誤差小、數(shù)據(jù)記錄和處理方便的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、第一高透過率玻璃，2、第一加熱絲，3、成像透鏡，4、濾光片，5、保溫層，6、 光電探測(cè)器，7、模擬電路采集板，8、對(duì)外通信連接器，9、外層外殼，10、內(nèi)層外殼，11、第二加熱絲，12、第二高透過率玻璃，13、數(shù)字電路采集板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)包括第一高透過率玻璃1、第一加熱絲2、成像透鏡3、濾光片4、保溫層5、光電探測(cè)器6、模擬電路采集板7、對(duì)外通信連接器8、外層外殼9、內(nèi)層外殼10、第二加熱絲11、第二高透過率玻璃12和數(shù)字電路采集板13 ；第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12固定在內(nèi)層外殼10的光線入口處， 第一加熱絲2位于第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12之間；成像透鏡3、濾光片 4和光電探測(cè)器6位于內(nèi)層外殼10內(nèi)，并依次排列于第二高透過率玻璃12的后面，且第一高透過率玻璃1、第二高透過率玻璃12、成像透鏡3、濾光片4和光電探測(cè)器6的中心點(diǎn)在同一直線上；模擬電路采集板7和數(shù)字電路采集板13采用疊加的方式安裝在內(nèi)層外殼10內(nèi)， 且與光電探測(cè)器6連接；第二加熱絲11安裝于模擬電路采集板7的側(cè)面；保溫層5固定在外層外殼9和內(nèi)層外殼10之間，對(duì)外通信連接器8固定在外層外殼9的外部。上述第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12均為K9玻璃；所述保溫層5為 EVA海綿層；所述光電探測(cè)器6為硅光電池。外界環(huán)境光通過第一高透過率玻璃1、第二高透過率玻璃12、成像透鏡3、濾光片4 成像于光電探測(cè)器6上。第一加熱絲2主要是為了防止第一高透過率玻璃1凝霜和結(jié)露； 第二加熱絲11使用耐高溫橡膠墊抬高，用于加熱設(shè)備內(nèi)部的空氣。數(shù)字電路采集板13上設(shè)有溫度傳感器芯片，實(shí)時(shí)采集設(shè)備內(nèi)部的溫度。單片機(jī)通過采集到的溫度值判斷當(dāng)前溫度是否超過設(shè)定閾值，當(dāng)當(dāng)前溫度小于設(shè)定閾值時(shí)，單片機(jī)控制第一加熱絲2和第二加熱絲11工作；當(dāng)當(dāng)前溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，單片機(jī)控制第一加熱絲2和第二加熱絲11停止；在設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫度恒定的閉環(huán)控制。本實(shí)用新型將亮度計(jì)的外殼設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)，在兩層中間填充EVA海綿保溫材料，使設(shè)備內(nèi)部處于一個(gè)比較恒定的溫度環(huán)境。模擬電路采集板7上首先使用OPAl IlSM完成I/V變換，使用AD650SD完成高精度的V/F變換，電壓頻率轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)為單極性輸入，主要考慮4個(gè)元器件的參數(shù)及性能，即輸入電阻I IN、邏輯電平輸出上拉電阻Rtj、積分電容Cint和單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電容Cre，這里Rin使用精密電位器調(diào)節(jié)，R0選用IΩ，Cint和Cqs使用NPO電容，容值分別選用620pF和680pF。數(shù)字電路采集板13上首先是頻率計(jì)數(shù)邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)原理是先對(duì)輸入的頻率信號(hào)20分頻，再讓這個(gè)20分頻后的信號(hào)與上一個(gè)IOMHz的信號(hào)，統(tǒng)計(jì)每一組 IOMHz信號(hào)通過的個(gè)數(shù)，用此方法來推算頻率值。由整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的線性度，可以推算出亮
4度與輸出頻率也是成線性的。使用線性公式B = aF+b來計(jì)算，標(biāo)定時(shí)需要確定a和b的值。標(biāo)定時(shí)我們選用兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，例如選擇一點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)得亮度值為Bi，本系統(tǒng)測(cè)得輸出頻率值為Fl ；選擇另一點(diǎn)亮度值為B2，本系統(tǒng)測(cè)得輸出頻率值為F2，代入線性方程求解得
B2 — Bi Ο — Λa = ——— ’b=xF2-B2 ο
F2-FI F2-FI系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)單片機(jī)每一秒鐘采集一次頻率量，通過上面的公式計(jì)算出當(dāng)前的每一秒瞬時(shí)亮度值，采用滑動(dòng)方式連續(xù)取60次每一秒瞬時(shí)值，計(jì)算60次的平均值作為1分鐘的平均值，再采用滑動(dòng)方式連續(xù)取10次1分鐘的平均值，作為10分鐘的平均值。遠(yuǎn)程使用調(diào)制解調(diào)方式、RS232方式或者RS485方式發(fā)送命令來讀取1秒瞬時(shí)亮度值、1分鐘平均亮度值和10分鐘平均亮度值。
權(quán)利要求1.一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，包括第一高透過率玻璃(1)、第一加熱絲 (2)、成像透鏡C3)、濾光片(4)、保溫層( 、光電探測(cè)器(6)、模擬電路采集板(7)、對(duì)外通信連接器(8)、外層外殼(9)、內(nèi)層外殼(10)、第二加熱絲(11)、第二高透過率玻璃(12)和數(shù)字電路采集板(13)；其特征在于，第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(12)固定在內(nèi)層外殼(10)的光線入口處，第一加熱絲( 位于第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(12)之間；成像透鏡(3)、濾光片(4)和光電探測(cè)器(6)位于內(nèi)層外殼(10)內(nèi)，并依次排列于第二高透過率玻璃(1 的后面，且第一高透過率玻璃(1)、第二高透過率玻璃(12)、 成像透鏡(3)、濾光片⑷和光電探測(cè)器(6)的中心點(diǎn)在同一直線上；模擬電路采集板(7) 和數(shù)字電路采集板(1 采用疊加的方式安裝在內(nèi)層外殼(10)內(nèi)，且與光電探測(cè)器(6)連接；第二加熱絲(11)安裝于模擬電路采集板(7)的側(cè)面；保溫層(5)固定在外層外殼(9) 和內(nèi)層外殼(10)之間，對(duì)外通信連接器(8)固定在外層外殼(9)的外部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，其特征在于，所述第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(1 均為K9玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，其特征在于，所述保溫層(5)為EVA海綿層。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)，其特征在于，所述光電探測(cè)器(6)為硅光電池。
專利摘要一種適用于機(jī)場(chǎng)能見度測(cè)量的亮度計(jì)屬于亮度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，該亮度計(jì)包括高透過率玻璃、加熱絲、成像透鏡、濾光片、光電探測(cè)器、模擬和數(shù)字電路采集板、帶有保溫層的雙層外殼；外界環(huán)境光通過高透過率玻璃、成像透鏡和濾光片成像于光電探測(cè)器上，光電探測(cè)器將輸出的電流信號(hào)首先轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再將此電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)輸出，頻率計(jì)數(shù)邏輯模塊完成對(duì)頻率的計(jì)數(shù)邏輯，單片機(jī)采集此計(jì)數(shù)，并計(jì)算處理輸出瞬時(shí)值亮度、1分鐘平均亮度值和10分鐘平均亮度值，可遠(yuǎn)程選擇使用調(diào)制解調(diào)方式、RS232或RS485方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)保存和處理，并且設(shè)備內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的恒溫控制。本實(shí)用新型檢測(cè)效率高，誤差小，數(shù)據(jù)記錄和處理方便。
文檔編號(hào)G01J1/04GK202177449SQ201120304458
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者熊偉, 王春波, 王韜 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春希邁氣象科技股份有限公司