車載氣象激光云高儀

車載氣象激光云高儀采用米散射原理的后散射激光雷達技術，通過發射紅外激光脈沖并測量其后向散射信號的返回時間，精確計算云底高度、云層厚度及垂直能見度等參數。相較于瑞利散射、拉曼散射等其他散射機制，米散射具有更大的散射面積，回波信號更強，且大氣氣溶膠粒子大多集中在較低的高度上，使之易于探測。測量精度可達米級，滿足氣象監測的嚴苛需求?？赏瑫r測量多層云及氣溶膠數據，提供更全面的氣象信息。采用高敏感度光學部件，有效抑制光學干擾，確保在白天和黑夜都能對云和氣溶膠進行精確測量。配備密閉金屬外殼和窗口自動加熱系統，不受霧天、降雨、冰凍等惡劣天氣影響。

一、產品概述

車載氣象激光云高儀利用大氣中氣溶膠粒子對激光的米散射效應，探測15km以下低空大氣中的塵埃、云霧等氣溶膠粒子，為米散射激光雷達。與其它散射機制相比，米散射具有較大的散射面積，回波信號較大；大氣氣溶膠粒子大多處在較低的高度上，使之易于探測。其主要應用于機場、艦船、移動測量車及氣象臺站等對云底高、積分云量的測量。

二、工作原理

激光云高儀根據激光測距原理，發射器發射周期性的激光脈沖到大氣中，接收器接收云層和大氣的后向散射信號，處理器對接收信號進行處理，經反演運算，得到各高度大氣的消光系數，從而判斷云層并計算云底高度值。

三、設備組成

激光云高儀是以光電技術為核心的探測大氣的智能感知設備，由探測組件、光電轉換、數據采集和處理、邏輯控制、數據存儲、終端軟件、外殼組件等組成。原理組成見圖2。

探測組件：由框架、發射分組件和接收分組件組成。框架提供支撐；發射分組件實現激光的發射；接收分組件接收回波信號并經光電轉換將回波信號轉化為電信號；

數據采集和處理：由電路處理板在嵌入軟件控制下采集回波信號、進行數據處理、反演得到云高等信息；

邏輯控制：由電路處理板結合嵌入軟件完成時序邏輯控制，控制激光器、數據采集、信息傳輸等按照時序要求周期性工作；

數據存儲：由電路處理板結合嵌入軟件周期性按照預定方式儲存歷史數據；

外殼組件：為設備其他組件提供支撐和保護；

吹窗組件：由風扇和PTC加熱器件組成，完成防止窗口玻璃結露。上電即工作，持續吹熱風；

終端軟件：安裝在外部終端計算機中，通過RS485/RJ45接口與電路處理板實時通訊，主要完成命令和狀態檢測、數據解析、數據存儲、數據查詢、界面顯示等。

激光云高儀原理組成框圖如下：

四、技術指標

4.1主要功能

設備主要功能如下：

a)能夠測量顯示云底高度、云層厚度、大氣邊界層高度、天空模糊時輸出垂直能見度；

b)多層云測量功能：可測5層云，并測得每層云的云底高度、云厚及積分云量；

c)自檢功能：設備可自動檢測其內部主要部件的運行狀態或運行參數；

d)參數設置和掉電保護功能：能夠通過外部終端軟件進行參數設置，同時掉電后所設置的參數仍然能夠保存；

e)數據格式：符合《地面觀測氣象數據字典》中云高儀部分數據格式；

f)設備具備自清潔、自加熱等自動控制功能；

g)具有存儲3個月歷史數據功能。

4.2性能指標

a)云高測量范圍：15～15000m；

b)云高最小分辨力：5m；

c)可探測云層數：≥5層；

d)固定目標物距離測量誤差：≤5m。

4.3物理特性

a)外形尺寸（長×寬×高）：≤320*330*480mm；

b)重量：≤20kg。

4.4電氣性能

a)供電：AC220V（1±15%）、50Hz±2.5Hz；

b)功耗：≤100W。

4.5數據傳輸

a)接口類型:RJ45和RS485可選；

b)波特率:9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps可設；

c)數據更新周期:20s～120s連續可設。

4.6環境適應性

a)IP65防護等級

b)工作溫濕度

1)環境溫度：-45C～50C；

2)相對濕度：5%～100%。

c)貯存溫濕度

1)環境溫度：-55～60C；

2)相對濕度：5%～100%。

五、安裝注意事項

a)設備安裝應選擇開闊場地，周邊無明顯遮擋物；

b)為避免陽光直射造成窗口光學系統污染，應按照如下原則安裝設備：設備安裝在北半球，窗口指北，設備安裝在南半球，窗口指南；

c)按照設備尺寸制作合適的地基，建議尺寸不小于800*800mm。