(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210575713.5 (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 浙江省大气探测技 术保障中心 地址 310020 浙江省杭州市钱塘区1 1号大 街8号浙江省气象局雷达站 (72)发明人 张东明　丁振华　朱乐祺　王志诚　 王晗　江聪杰　 (74)专利代理 机构 北京国序知识产权代理有限 公司 11895 专利代理师 朱婷婷　旦帅男 (51)Int.Cl. G01N 21/53(2006.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/15(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 自补偿式能见度测量系统、 方法及自清洁装 置 (57)摘要 本发明公开了自补偿式能见度测量系统、 方 法及自清洁装置， 该系统包括支 撑架、 发射单元、 透射接收单元散射接收单元、 中央控制单元以及 上位机， 该系统采用双光路接收， 对镜头污染情 况进行自动补偿， 测量准确度。 该方法包括建立 标准能见度信息、 能见度测量、 数据分析与处理 和数据交换， 该方法能够快速准确计算出镜头污 染程度， 提高镜头污染补偿的精度。 该自清洁装 置包括摆动组件、 清洗组件、 负压吸尘组件和加 热模块， 该自清洁装置可对镜头进行自动清理， 提高测量的准确的， 减少人工清理的强度。 权利要求书3页 说明书9页 附图8页 CN 114923880 A 2022.08.19 CN 114923880 A 1.一种自补偿式能见度测量系统， 包括支撑架、 发射单元和透射接收单元， 所述发射单 元和所述透射接 收单元均安在所述支撑架上， 其特征在于： 所述支撑架上还安有散射接 收 单元和中央控制单元， 所述发射单元、 透射接 收单元和所述散射接 收单元均与所述中央控 制单元电连接； 发射单元、 透射接收单元和散射接收单元位于同一水平面上， 发射单元与透 射接收单元线性设置， 散射接 收单元与透射接 收单元倾斜设置； 散射接 收单元通过转动组 件活动安在支撑架上； 所述自补偿式能见度测 量系统还包括上位机， 中央控制单元与所述 上位机电性连接； 透射接 收单元接 收发射单元发出 的光信号、 将该光信号转换为电信号并 发给中央控制单元； 散射接 收单元接 收大气的前向散射光信号、 将该前向散射光信号转换 为电信号并发给中央控制单 元； 中央控制单 元将接收的电信号分析整合后发给 上位机。 2.根据权利要求1所述的自补偿式能见度测量系统， 其特征在于： 所述散射接收单元与 所述透射接收单 元之间倾 斜角度为20 °～50°。 3.根据权利要求1或2所述的自补偿式能见度测量系统， 其特征在于： 所述中央控制单 元包括主控制器、 看门狗模块、 实时时钟模块、 电源模块、 温湿度传感器、 电压监控模块、 警 报模块、 通信模块、 以太网控制模块、 存储模块和模数转换模块， 所述看门狗模块、 实时时钟 模块、 电源模块、 温湿度传感器、 电压监控模块、 警报模块、 通信模块、 以太网控制模块、 存储 模块和所述模数转换模块均 与所述主控制器电性连接 。 4.根据权利要求1所述的自补偿式能见度测量系统， 其特征在于： 所述发射单元包括顺 序串接的稳压源模块、 电平转换模块和恒流驱动模块， 所述稳压源模块用于将输入的电压 进行稳压并输出恒定电压、 使用该恒定电压驱动红外LED灯； 所述电平转换模块用于将输入 的电压进行两级比较后输出稳定的方波； 所述恒流驱动模块用于稳定、 调整红外LED灯电 流。 5.根据权利要求1所述的自补偿式能见度测量系统， 其特征在于： 所述支撑架包括安装 座、 支撑竖杆和支杆， 所述支撑竖杆固定安在所述安装座上， 在支撑竖杆另一端 上安有两个 所述支杆， 所述发射单 元和透射接收单分别安在一个支杆 上。 6.根据权利要求1或5所述的自补偿式能见度测量系统， 其特征在于： 所述转动组件包 括支撑杆、 安装环、 第一齿轮、 第二齿轮和转动驱动电机， 所述转动 驱动电机固定安在所述 支撑架上， 所述安装环可转动安在支撑架上， 所述第一齿轮固定安在转动 驱动电机输出轴 上， 所述第二齿轮固定安在安装环上， 第一齿轮与第二齿轮相啮合， 所述支撑杆一端固定安 在安装环上， 支撑杆另一端安有所述散射接收单 元。 7.一种权利要求1～6任一项所述的自补偿式能见度测量系统的检测方法， 其特征在 于， 所述检测方法包括： 步骤一， 建立标准能见度信息， 在常规天气、 均匀分布 的大气条件下， 使用发射单元发 射红外光， 透射接 收单元接 收经过待测区域的红外光信号、 将该光信号转化电信号发送给 中央控制单元； 散射接 收单元接收经过待测区域的大气的前向散射光信号、 将该前向散射 光信号转换为电信号并发给中央控制单元； 对散射接 收单元进行多角度调节， 重复接 收大 气的前向散射 光信号； 通过采集的信号在中央控制单 元中建立标准能见度信息； 步骤二， 能见度测量， 使用发射单元发射红外光， 透射接收单元接收经过待测区域的红 外光信号、 将该光信号转化电信号发送给中央控制单元； 散射接 收单元接 收经过待测区域 的大气的前向散射光信号、 将该前向散射光信号转换为电信号并发给中央控制单元； 调节权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114923880 A 2散射接收单元的角度， 与步骤一中调节的角度一致， 重复接收大气的前向散射光信号； 通过 采集的信号在中央控制单 元中建立能见度信息； 步骤三， 数据分析与处理， 根据透射接收单元和散射接收单元的接收电压均与接收的 光强度正相关这一原理， 将步骤一中透射接收单元和散射接收单元接收的光 强度转换为相 应电信号， 即散射接收单元的电压可通过散射接收单元接收的光 强度乘散射接收单元的系 统增益得到： Us＝Is·N1 同理， 透射接收单元单元的电压可通过透射接收单元接收的光强度乘透射接收单元的 系统增益得到： Ut＝It·N2 式中： Is为散射接收单元接收的光强度， It为透射接收单元接收的光强度， Us为散射接 收单元的电压， Ut为透射接收单元的电压， N1为散射接收单元的系统增益， N2为透射接收单 元的系统增益； 将散射接收单 元电压值与透射接收单 元电压值的比值作为评价基准， 即： 将步骤二中采集的、 分别对应步骤一中的散射接收单元不同接收角度的光强度转换为 电信号， 信号转换原理同上， 即散射接 收单元镜头污染状态下的电压可通过散射接 收单元 镜头污染状态下接收的光强度乘散射接收单 元的系统增益得到： Us’＝Is’·N1 同理， 透射接收单元镜头污染状态下的电压可通过透射接收单元镜头污染状态下接收 的光强度乘透射接收单 元的系统增益得到： Ut’＝It’·N2 式中： Is’为散射接收单元镜头污 染状态下接收的光强度， It’为透射接收单元镜头污 染 状态下接收的光强度， Us’为散射接收单元镜头污染状态下的电压， Ut’为透射接收单元镜头 污染状态下的电压， N1为散射接收单 元的系统增益， N2为透射接收单 元的系统增益； 由于三个镜头处于同一环境， 且透镜参数相同， 那么可以认为三个镜头污染程度大体 一致， 则在同等能见度下， Is’和It’可以表示 为： Is’＝K·Is It’＝K·It 式中： K为标 校参数； 将镜头污染状态下的散射接收单元电压值与透射接收单元电压值的比值作为评价依 据， 即： 对步骤一中散射接收单元电压值与透射接收单元电压值的比值和步骤二中的散射接 收单元电压值与透射接收单元电压值的比值进行线性拟合可得到标校参数， 根据该标校参 数对透射接收单 元输出的电信号进行补偿； 步骤四， 数据交换， 将步骤三中的经 过补偿后的能见度数据发送给 上位机。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114923880 A 3