一、功能概述

能見度是指目標(biāo)物的能見距離，即指觀測目標(biāo)物時，能從背景中分辨出目標(biāo)物的最大距離。超出這個最大距離，就看不清目標(biāo)物的輪廓， 分不清形體，稱之為“不能見”。而在這個最大距離之內(nèi)，能見，甚至于清晰可見。

能見度是地面氣象觀測的重要項目，能見度的準(zhǔn)確測量在電力供應(yīng)、通訊工程、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域有著極其重要的意義。在航空、航 海、高速公路等交通運輸領(lǐng)域，能見度是關(guān)系到人員和設(shè)備安全的重要氣象要素；在地球的氣象研究、城市環(huán)境改善和沙塵暴監(jiān)測治理等部門，能見度也是重要的氣象參數(shù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能見度儀已經(jīng)成為我軍科研、訓(xùn)練、作戰(zhàn)的重要軍事氣象保障裝備。　　

前向散射能見度儀是繼透射式能見度儀后發(fā)展起來的新一代大氣能見度檢測儀器，是我公司應(yīng)用光的大氣散射理論和紅外探測技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品。該設(shè)備通過了國家靶場完整性能考核、使用考核；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，人機(jī)界面友好，測量數(shù)據(jù)與人工觀測和國外同類設(shè)備測量結(jié)果具有較好的可比性，總體技術(shù)好；能對大氣能見度和機(jī)場跑道視程進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效的測量和報告。

二、產(chǎn)品特點

NJD-1能見度儀的工作原理主要是依據(jù)對大氣消光系數(shù)（或大氣的光衰減系數(shù)）的準(zhǔn)確測量。根據(jù)Koschmider原理，氣象光學(xué)視距MOR與消光系數(shù)σ之間存在函數(shù)關(guān)系。只要準(zhǔn)確測定σ，就可計算得到MOR值。WT-1能見度儀采用前向散射法測大氣消光系數(shù)，通過公式換算得出能見度，其特點是白天夜晚都能工作、使用靈活方便。 NJD-1能見度儀由穩(wěn)定的紅外發(fā)射光源，高靈敏度、大動態(tài)范圍的紅外散射光接收器，信號采集與處理器，控制器，加熱器，電源，調(diào)制解調(diào)器，防護(hù)罩，防腐支架，不銹鋼機(jī)箱等部件組成。

整個電路采用大規(guī)?？删幊唐骷①N片工藝，體積小，升級靈活方便，易于擴(kuò)充。信號采集系統(tǒng)采用軍品級貼片式低功耗CPLD門陣列電路，縮小了電路體積，增強(qiáng)了穩(wěn)定性和可靠性。

 該儀器可用于移動載體和固定站點，主要應(yīng)用于船舶、高速公路等交通運輸部門。該能見度儀結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定性好、可靠性高、能耗低 ，使用維護(hù)方便。

三、技術(shù)指標(biāo)

能見度儀能對自身的12V直流電源、儀器內(nèi)部溫度信號和接收器工作狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測

能見度儀能對自身的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)節(jié)

測量范圍：1～10000m

準(zhǔn)確度：±2%(≤1000m)；±20%(＞1000m)

分辨率：1m(≤1000m)；100m(＞1000m)

輸出間隔： 60秒；

接口： RS232長線驅(qū)動器（或按用戶需求）

光源波長：940nm

前向散射測量角：33°

光源波長：930nm

可靠性：平均無故障時間不小于5000小時

數(shù)據(jù)更新率：1/min

平均故障間隔時間（MTBF）：≥15000h

尺寸（毫米）：740×336×118

供電方式：直流12V

功耗：≤10W

重量：≤15 kg

環(huán)境溫度：－45～+50℃

空氣濕度：0～100%

大氣壓力：≥650hPa

耐鹽霧性：可在沿海地區(qū)使用

四、突出優(yōu)勢

采取光能量監(jiān)控措施，提供一個穩(wěn)定可靠的光源。

設(shè)計了光能量控制系統(tǒng)對其進(jìn)行閉環(huán)控制，來自動調(diào)節(jié)發(fā)光管的驅(qū)動電流，保證其發(fā)出能量穩(wěn)定并經(jīng)特定脈沖調(diào)制的光源信號，同時采取嚴(yán)格的光學(xué)濾波措施，進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)射器光源能量采取腔體溫度控制措施，減小溫度變化的影響。  

對發(fā)射器和接收器腔體內(nèi)分別采取了保溫、加溫和溫度控制措施，控制發(fā)射器和接收器的溫度，以減小環(huán)境溫度變化的影響，從而提高了能見度儀工作的穩(wěn)定性可靠性。

運用鎖頻鎖相放大技術(shù)，提高儀器的抗干擾能力。

運用鎖頻鎖相放大技術(shù),同時借用軍工技術(shù)，包括對外購元器件進(jìn)行嚴(yán)格的老化篩選等，對研制和生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制和質(zhì)量檢驗，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。

優(yōu)良的光學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計

為滿足整體技術(shù)指標(biāo)和使用功能，并達(dá)到儀器結(jié)構(gòu)簡單、外型美觀、體積小、重量輕和使用維護(hù)方便的效果，我們借用軍工技術(shù)，對產(chǎn)品的光學(xué)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)良的設(shè)計。

合理的運用軟件補(bǔ)償技術(shù)，提高能見度測量的線性。

根據(jù)前向散射能見度儀的特點，合理設(shè)計軟件系統(tǒng)，對探測軟件進(jìn)行改進(jìn)提高，增加了軟件校零、軟件校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、K值分段補(bǔ)償和光源波長修正等功能，以提高儀器的線性和準(zhǔn)確度，確保滿足測量要求。

前向散射能見度儀的應(yīng)用顯示軟件具有自動方式下的能見度測量、相應(yīng)檢測曲線的繪制、歷史資料查詢及系統(tǒng)維護(hù)和校零功能。

前向散射能見度儀的技術(shù)指標(biāo)和使用功能良好；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，人機(jī)界面友好，總體技術(shù)好。

前向散射能見度儀廣泛應(yīng)用于海、陸、空交通運輸、 氣象和環(huán)保部門，對航空機(jī)場、高速公路、港口碼頭、大型艦船、軍事基地及有關(guān)場站的能見度進(jìn)行適時的檢測和監(jiān)控，并可方便的與航空、航天、航海、交通及氣象等領(lǐng)域的氣象測控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。

五、前向散射能見度儀的基本原理和結(jié)構(gòu)

能見度是與人的視覺因素緊密結(jié)合在一起的一種復(fù)雜的心理-物理現(xiàn)象，表示的是可視距離。根據(jù)柯西密德（Koschmieder）定律，對以水平天空為背景的黑體目標(biāo)物，目標(biāo)物和背景視亮度對比可以表示為：

經(jīng)對光的散射原理和大氣物理光學(xué)特性的進(jìn)一步研究和分析，并執(zhí)行世界氣象組織（WMO）和國際民航組織（ICAO）的有關(guān)規(guī)定，可以得出：

（a）根據(jù)對散射線函數(shù)的研究可知，在θ為30o~40o區(qū)間范圍為不敏感區(qū)，消光系數(shù)與散射系數(shù)的比值是不變的。

（b）在一定條件下，光的吸收效應(yīng)可以忽略，因而在工程應(yīng)用上，消光系數(shù)被認(rèn)為等于散射系數(shù)。

（c）對能見度觀測來講，視覺對比閾值選用0.05是合適的。

（d）只要能遮蔽來自其它光源的干擾，能見度觀測儀器在白天和夜間都可以使用。

前向散射能見度儀就是根據(jù)以上機(jī)理，并選擇合適的光源（波長、光強(qiáng)）和光路結(jié)構(gòu)，通過檢測專用光源在指定大氣體積中的前向散射強(qiáng)度，以求得其散射系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)模型演算出大氣能見度值。

前向散射能見度儀由發(fā)射器、接收器、電源/控制器和支架等部分組成，采用近紅外波段光源的前向散射體制和交叉光路結(jié)構(gòu)，發(fā)射器與接收器之間的距離為1200毫米，主散射角為35度。儀器工作時，發(fā)射器通過紅外發(fā)光管發(fā)出一束中心波長為940nm的紅外光射入大氣中，接收器將特定體積大氣的前向散射光匯聚到硅光電傳感器的接收面上并將其轉(zhuǎn)換成電信號，此信號經(jīng)處理送至控制器的數(shù)據(jù)采集板， 經(jīng)CPU取樣和計算得到大氣能見度值，并通過RS-232長線驅(qū)動器送至用戶的計算機(jī)進(jìn)行顯示和輸出。其結(jié)構(gòu)及光電原理如圖：

NJD-GZ型能見度觀測站

能見度（VIS,Visibility）是反映大氣透明度的一個指標(biāo)，氣象行業(yè)定義為具有正常視力的人在當(dāng)時的天氣條件下還能夠看清楚目標(biāo)輪廓的最大距離。能見度和當(dāng)時的天氣情況密切相關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)降雨、霧、沙塵暴等天氣現(xiàn)象時，大氣透明度較低，因此能見度較差。會對人們出行及生活產(chǎn)生很大影響。測量大氣能見度一般可用目測的方法，也可以使用大氣能見度自動測量儀等儀器進(jìn)行測量。能見度儀與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)配合使用可以構(gòu)成能見度觀測站，其可對所在位置的能見度信息連續(xù)監(jiān)測與記錄，并通過有線/無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)往控制中心 ，生成數(shù)據(jù)報表以供調(diào)研。

一、系統(tǒng)組成

1．NJD-1能見度儀

2．NJD-GZ型能見度數(shù)據(jù)采集儀

3．有線/無線網(wǎng)絡(luò)通訊接口

4．NJD-GZ型能見度監(jiān)測分析軟件

5．能見度觀測支架（3米不銹鋼結(jié)構(gòu)）

二、能見度數(shù)據(jù)采集儀特點及技術(shù)指標(biāo)

1．產(chǎn)品結(jié)構(gòu)按野外工作設(shè)計，具有防風(fēng)，防雨，防腐蝕，抗強(qiáng)磁干擾能力，適合在野外常年使用。

2．通訊接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232或USB計算機(jī)通訊接口

3．外機(jī)箱采用塑脂材料模具壓制成型，美觀堅固，安裝極其簡單，掛在任意處即可測試。

4．顯示周期：1S；

5．采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲器，可連續(xù)存儲數(shù)據(jù)(存儲時間可以設(shè)定)，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，便攜式防水防震結(jié)構(gòu)，大屏幕液晶顯示屏，適合在惡劣氣候環(huán)境使用。即可與計算機(jī)連機(jī)使用,又可以斷開微機(jī)獨立監(jiān)測。

6.通 道 數(shù)：1通道；

7.存儲容量：2M字節(jié)，可連續(xù)存儲20000條數(shù)據(jù)；

8.顯示方式：大屏幕液晶顯示，可查閱實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和各項設(shè)置參數(shù)；

9.工作環(huán)境：-40℃～+70℃,相對濕度小于90%；