2. NJD-1能見度儀(前向散射式能見度儀)

2024年2月21日發(作者：掰玉米作文)

錦州陽光科技有限公司

NJD-1能見度儀（前向散射式能見度儀）

一、功能概述

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

能見度是地面氣象觀測的重要項目，能見度的準確測量在電力供應、通訊工程、工農業生產等眾多領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域，能見度是關系到人員和設備安全的重要氣象要素；在地球的氣象研究、城市環境改善和沙塵暴監測治理等部門，能見度也是重要的氣象參數。隨著現代科學技術的發展，能見度儀已經成為我軍科研、訓練、作戰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展起來的新一代大氣能見度檢測儀器，是我公司應用光的大氣散射理論和紅外探測技術開發的新產品。該設備通過了國家靶場全面性能考核、使用考核；設備結構簡單，使用操作方便，人機界面友好，測量數據與人工觀測和國外同類設備測量結果具有較好的可比性，總體技術達到了國際先進水平；能對大氣能見度和機場跑道視程進行快速、準確、有效的測量和報告。

二、產品特點

NJD-1能見度儀的工作原理主要是依據對大氣消光系數（或大氣的光衰減系數）的精確測量。根據Koschmider原理，氣象光學視距MOR與消光系數σ之間存在函數關系。只要精確測定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，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能見度儀由穩定的紅外發射光源，高靈敏度、大動態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，調制解調器，防護罩，防腐支架，不銹鋼機箱等部件組成。

整個電路采用大規模可編程器件、貼片工藝，體積小，升級靈活方便，易于擴充。信號采集系統采用軍品級貼片式低功耗CPLD門陣列電路，縮小了電路體積，增強了穩定性和可靠性。

該儀器可用于移動載體和固定站點，主要應用于船舶、高速公路等交通運輸錦州陽光科技有限公司

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部門。該能見度儀結構簡單、工作穩定性好、可靠性高、能耗低 ，使用維護方便。

三、技術指標

能見度儀能對自身的12V直流電源、儀器內部溫度信號和接收器工作狀態等進行監測

能見度儀能對自身的各種參數進行設置和調節

測量范圍：1～10000m

準確度：±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

數據更新率：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：可在沿海地區使用

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四、突出優勢

采取光能量監控措施，提供一個穩定可靠的光源。

設計了光能量控制系統對其進行閉環控制，來自動調節發光管的驅動電流，保證其發出能量穩定并經特定脈沖調制的光源信號，同時采取嚴格的光學濾波措施，進一步穩定發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。

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

運用鎖頻鎖相放大技術，提高儀器的抗干擾能力。

運用鎖頻鎖相放大技術,同時借用軍工技術，包括對外購元器件進行嚴格的老化篩選等，對研制和生產過程進行嚴格的工藝控制和質量檢驗，保證產品的穩定性和一致性。

獨特的光學和結構設計

為滿足整體技術指標和使用功能，并達到儀器結構簡單、外型美觀、體積小、重量輕和使用維護方便的效果，我們借用軍工技術，對產品的光學系統和整體結構進行獨特的設計。

合理的運用軟件補償技術，提高能見度測量的線性。

根據前向散射能見度儀的特點，合理設計軟件系統，對探測軟件進行創新提高，增加了軟件校零、軟件校準、溫度補償、K值分段補償和光源波長修正等功能，以提高儀器的線性和準確度，確保滿足測量要求。

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

前向散射能見度儀的技術指標和使用功能國內領先；設備結構簡單，使用操作方便，人機界面友好，總體技術達到了國際先進水平。

前向散射能見度儀廣泛應用于海、陸、空交通運輸、 氣象和環保部門，對航空機場、高速公路、港口碼頭、大型艦船、軍事基地及有關場站的能見度進行適時的檢測和監控，并可方便的與航空、航天、航海、交通及氣象等領域的氣象測控系統聯網，實現數據信息共享。

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五、前向散射能見度儀的基本原理和結構

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

經對光的散射原理和大氣物理光學特性的進一步研究和分析，并執行世界氣象組織（WMO）和國際民航組織（ICAO）的有關規定，可以得出：

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

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

（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。

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前向散射能見度儀就是根據以上機理，并選擇合適的光源（波長、光強）和光路結構，通過檢測專用光源在指定大氣體積中的前向散射強度，以求得其散射系數，進而根據相關數學模型演算出大氣能見度值。

前向散射能見度儀由發射器、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構，發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，發射器通過紅外發光管發出一束中心波長為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換成電信號，此信號經處理送至控制器的數據采集板， 經CPU取樣和計算得到大氣能見度值，并通過RS-232長線驅動器送至用戶的計算機進行顯示和輸出。其結構及光電原理如圖：

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