大气水平能见度是用特殊标志或发光体的可视距离表示的大气透明度。能见度不仅与悬浮在大气中的固体或液体微粒引起的大气消光系数有关,还与个人视觉、可见理解、光源特征等其他因素有关。能见度的连续人工目测,不仅辛苦而且往往带有一定的主观性和不确定性。因此,提高能见度的观测水平,尽可能通过仪器测量取代人工目测是气象观测技术发展中需要解决的一项重要问题,通过多年的测试,能见度测量仪的业务化工作已取得一定进展,并在不同类型的气象站得到应用[1]。
近年来,自动化气象设备在我国被大量投入到业务使用中,各类气象要素的人工观测逐渐被自动观测所替代。2009年10月第十一届全运会在山东成功举办,山东省气象局为满足比赛要求,在全省大量布设了PWD20型自动化能见度观测仪,为各项赛事安排提供了良好的气象服务支持,实现了10～20 000m的能见度连续观测,这是人工观测不能达到的。由于能见度观测仪架设在观测场内,长期受自然环境的影响,仪器难免出现故障或异常资料,该文通过分析其工作原理、常见故障,并总结了日常维护方法,以为广大业务人员提供参考。
1构造及原理
PWD20型能见度仪主要包括发射端和接收端。发送终端由红外发光二极管、控制和索引电路、二极管亮度监控器、后散射接收终端组成。接收终端由光敏二极管、前置放大器、电压到频率转换器、反向测量光源二极管和一些时间选择和电子元器件组成。
发送终端电脉冲IR-LED的频率是2 000HZ,发送终端级别亮度测量是用来自动保持二极管提前设定的值。CPU监控“LEDI”回馈电压来获取LED使用时间的信息和有可能出现的问题。回馈循环为温度和发射二极管的使用时间提供补偿,另一方面,这种活动的补偿可以多少延长二极管的使用寿命。因此,初始的二极管电流设定成一个保证在没有维护操作的前提下,能使用很多年。一个附加的二极管可以测量透镜、其他物体或者污染物后散射的光,这个信号CPU也可以监控。接收终端光敏二极管感应浮沉颗粒的向后光脉冲,信号电压使用敏感的同步放大器和传送器过滤、检测周围30kcd/m2级别的光不影响光敏二极管的检测,不会使前端放大器饱和。AMBL信号用来检测,导向CPU。
PWD20能见度仪既有数字接口也有模拟电路接口。数字接口可以被配置成2种不同的操作模式:传感器可以被设置为以选定的间隔发送数据,或者通过主机提取数据;模拟信号输出可以用做比较常用的能见度输出方式。能见度仪发射端发射的信号经过大气减弱后被接收端所接收,接收端接收的信号经过检测、放大、滤波等处理后,进行数据采集及处理后,获得能见度数据,此数据传输到监控中心的计算机中进行数据分析、存储,为气象部门提供相关信息[2]。2常见故障分析
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2.1警告指示或报警消息
根据错误或警告状况消息的描述,对照内部监视极限值,检查偏离情况。
2.2信息错乱
检查能见度仪是否断电,查看LED灯是否闪烁:指示灯不闪,要检查主开关是否接通、电源保险丝是否烧坏、连接器或电缆连接是否正常;绿色指示灯闪烁,关闭开关重置电源;只有红色指示灯发亮或闪烁,才可能是程序故障或CPU故障,应交厂家处理。
2.3能见度值连续偏高
最可能的原因是发射端到接收端的光路遭受干扰,透镜过脏所致。发射端或接收端电路故障以及遮光罩受到遮挡均会使能见度值连续过高。
2.4能见度值持续偏低
通常由于采样体内存在干扰所致;应同时检查是否存在电路故障或遮光罩扭曲,这些因素都会使能见度值持续偏低。
3仪器的日常维护
PWD20能见度仪的日常清洁维护主要包括发射端和接收端的透镜、遮雨罩的清洁。为了获得可靠的测量结果,要求透镜比较清洁,因为脏污的透镜给出的能见度值可能偏高[3]。
透镜一般每6个月清洁1次,但安装在公路边沿或其他污染较重地方的能见度仪应增加清洁维护频次,以确保获取的能见度值符合客观实际。
4参考文献
[1] 李春亮,曲来世,张勇,等.能见度测量技术100问[M].北京:气象出版社,2009:1-5.
[2] 杨崇静,邬铭法.一种前后散射式能见度仪的原理分析与使用维护[J].现代企业教育,2008(20):124.
[3] 王海先.能见度仪在激光测距能力检测中的应用研究[J].舰船科技技术,2008(6):91-94.
[4] 田兰,史杏荣,卢会国,等.四探头双光路新型气象能见度仪的研究[J].传感器与微系统,2008(9):40-42.
