DT型大气能见度记录仪的研制和精度分析

本文系统地论述了透射式仪器测量能见度的原理,列举了为保证测量精度所采取的各项措施,以及对仪器的性能、标定、精度与误差作了详细的分析。最后提出了研制和使用能见度仪应注意的问题。     

DT型大气能见度记录的研制和精度分析

本文系统地论述了透射式仪器测量能见度的原理，列举了为保证测量精度所采取的各项措施，以及对仪器的性能、标定、精度与误差作了详细的分析。最后担子同研制和使用能见度仪应注意的问题。     

双通道能见度自动测量仪研究

从透射和散射的原理出发,推导了基于红外测量的双通道能见度仪的工程测量方程,比较了单通道和双通道能见度测量仪的性能,结果表明,双通道能见度测量仪具有精度高、性能稳定、使用可靠、维护量小的特点。     

数字摄像能见度仪器系统控制电路的设计

数字摄像能见度仪器系统(DPVS)是完全仿照人工目测能见度的方法测量能见度的,比传统的透射式、散射式能见度仪更具客观性。为了说明DPVS在硬件方面的工作原理,从该仪器系统的控制电路原理、电路详细构成、元器件的选配、电路设计思路以及系统在实际运行中出现的一些问题和解决方法等方面做了详细介绍。同时还对控制电路中应用的单片机的部分软件做了简要介绍。     

云粒子测量系统的定标方法研究

云粒子测测量系统是开展云降水物理和人工影响天气研究的关键测量仪器。目前我国使用的这类仪器主要是由国外进口。不仅仪器的定标依赖于厂家使得用户在时间和经济上的代价很大,而且传统的玻璃珠定标方法也存在易粘连等缺陷。针对这个现状,提出一种新的定标方法。利用成熟的喷墨打印技术和视觉测量技术,产生可控、稳定的5种直径(10~50μm)连续微水滴,来定标云粒子测量仪器。本文详细描述了实现此定标方法的系统原型结构,分析了影响系统工作性能的因素,通过对同一CDP(Cloud Droplet Probe)探头定标与传统方法进行对比。结果表明,此方法能够满足云粒子测量系统的定标需求,该定标方法较传统方法易于控制且性能良好。     

双光路能见度测量方法和试验

双光路能见度测量系统是一种基于CCD (Charge-Coupled Device) 数字摄像和光在大气中衰减理论的能见度测量系统,首先设置远、近两个固定距离的特性相同的目标光源和背景装置,然后通过CCD拍摄所设置的目标光源和背景,拍摄的图像由1394数据线和图像采集卡传输到计算机,通过数字图像处理获取目标光源和背景的灰度信息,最终利用相应的算法计算能见度。试验表明:双光路能见度测量系统和透射式能见度仪对比偏差随能见度的升高而升高,而与前向散射式能见度仪对比偏差随能见度的升高有小幅降低,通过白天和夜晚数据对比可知,白天太阳光的影响已基本消除。     

前向散射能见度仪测试模拟环境与试验

能见度是气象、环境和交通观测重要要素,目前不同原理和型号的前向散射能见度仪没有统一的测试环境和定标标准,导致测量结果差别大。为实现前向散射能见度仪统一测试环境,研制了雾环境模拟舱,采用造雾器和净化器组合实现能见度10m到50km模拟。寻找模拟舱内空气均匀度监控方法,消除由空气不均匀带来的误差。测试不同型号的前向散射能见度仪和相同型号能见度仪,结果显示不同型号能见度仪测量值差别大于一倍,同一型号的能见度仪测量值相对误差在±5%内。尝试不同型号能见度仪修正方法,并且验证修正方法可行,修正后的不同型号仪器相对误差在±10%内。     

前散式和透射式能见度仪的综合观测试验及对比分析北大核心

通过在野外观测基地和能见度计量检测实验室开展的前散式和透射式能见度仪对比观测试验,获取了能见度和其他气象与环境要素的同步观测数据,分析了不同大气环境条件下能见度测量值差异及其产生原因。结果表明:在能见度环境模拟舱内,两种能见度仪的测量值具有较好的一致性,但在自然环境中,两种能见度仪的测量值差异随能见度上升而快速增大。在不同天气现象出现时,前向散射仪与大气透射仪的测量值比值(VIS_(FS)/VIS_(T))规律性变化明显,总体呈现随能见度上升而增大的趋势。无降水时,低湿情况下大气颗粒物吸收作用明显,透射能见度仪测量值远小于前散能见度仪测量值,两者均随PM_(2.5)质量浓度的增加而下降,且其差异也随之减小;高湿情况下大气颗粒物的散射作用在大气消光中占绝对优势,两种能见度仪测量值趋近。     

前向散射式能见度仪检测不确定度评定方法

根据能见度计量检测实验室(合肥)前向散射式能见度仪检测实例,展示了前向散射式能见度仪检测结果的测量不确定度评定方法。首先,介绍了能见度检测系统组成和技术要求;其次,建立前向散射式能见度仪示值误差测量模型,分析了测量不确定度来源;最后,依据不同的评定方法,对测量不确定度分量进行评定。研究结果表明:前向散射式能见度仪检测结果的不确定度分量主要有被测能见度仪、测量标准器、试验舱引入的标准不确定度。在50m和200m检测点,示值误差的扩展不确定度U(k=2)分别为4.9m和14.3m;在500～10000m检测点,相对扩展不确定度U(k=2)在8.5%～11.0%之间。     

前向散射式能见度仪示值对比及标定方法研究

实时、准确的能见度测量数据对指导交通监测预警和空气质量评价具有重要意义。叙述前向散射式能见度仪测量原理,介绍能见度实验室内的检测技术和检测方法。基于安徽省大气探测技术保障中心研制的能见度环境模拟方舱,对3个国产厂家的前向散射式能见度仪进行检测,对比了能见度仪示值的一致程度,分析了影响示值偏差的原因。针对我国目前未建立能见度量传体系现状,提出了标定厂家系统常数以减少测量误差的方法。研究结果表明:同一厂家生产的前向散射式能见度仪测量结果一致性相对较好。能见度小于1.5km时,标准偏差均值最大为131.3m。能见度在1.5~10km时,标准偏差均值最大为457.4m。不同厂家生产的能见度仪示值偏差较大,能见度在1.5~10km时,最大相对误差均值达到-40.9%。重新标定系统常数后,能见度仪示值一致性明显提高。     

气象卫星地面接收站电磁环境测试与分析

分析了目前3个国家级气象卫星地面站无线电环境对数据接收的实际影响,给出了我国下一代极轨气象卫星使用的频率范围,论述了建站前和运行过程中无线电环境测试的必要性。以北京气象卫星地面接收站的电磁环境测试与分析为例,介绍了气象卫星地面站电磁环境的测试原理、计算和分析方法,内容包括:干扰源的分类,被测试区域最大干扰允许值的计算、测试系统参数、测试的过程、测试数据。对测试的数据进行了分析,并根据分析结果对干扰源进行了确定。提出了解决办法:通过无线电环境测试查找干扰源,然后通过无线电管理部门进行协调,同时在接收设备上采用一些抗干扰的技术手段。     

探空温度传感器受太阳辐射影响的仿真分析

随着高空温度探测精度要求的日益提高,如何减小温度传感器测量误差已成为亟需解决的问题,而太阳辐射作为影响温度传感器探测性能的重要因素已成为该领域研究的热点.利用计算机仿真技术,引入太阳高度角、引线夹角2个影响因子,根据流体动力学模型模拟分析探空温度传感器从海平面上升到32 km高空时所受太阳辐射的影响,最终得到辐射误差与海拔高度的关系曲线族,仿真结果将为开展高空温度传感器误差分析提供基础依据,从而提高传感器测量准确度.     

影响CTL 713C天气雷达回波强度标定误差的因素

通过对CTL713C数字化天气雷达回波标定原理和方法的阐述,从雷达参数的测量、A/D变换及视频积分处理、测试仪器的稳定性及精确度等几方面因素对造成雷达回波强度标定误差进行了分析,分别得出几种情况下可能出现的误差值,对测试环境与人为可能造成的回波强度标定误差进行了说明。给出雷达回波强度标定结果准确性的检验方法,并对雷达回波强度标定工作中的关键问题进行了总结。     

基于双目成像云底高度测量方法

采用基线长为60 m的一对数字摄像机,构成双目成像云底高度测量系统,随着数字摄像技术和立体视觉传感器的发展,尤其是双目成像视觉传感器以结构简单、使用方便、测量精度高等诸多优点而被广泛应用。通过直方图均衡化方法对图像进行增强,利用亚像素角点检测器检测角点提高测量精度,并采用归一化互相关方法进行区域相关检测寻找同名点,将外极线约束引入图像匹配过程中进行同名点粗差去除,提高测量准确度;再根据匹配特征点得到相对视差,利用摄影测量原理计算云底高度;建立三维实验室标校场对相机进行内外方位元素标校,利用星星相对位置与相机姿态角的关系对相机进行现场标校,简化标校系统提高测量精度。利用2011年5月1日—6月30日采集的样本,在北京市观象台与维萨拉生产的CL31激光云高仪进行对比试验,并对产生云底高度测量系统误差的可能原因做出具体分析。     

脉冲多普勒天气雷达发射功率测量技术

通过分析目前国内脉冲多普勒天气雷达发射功率的测量原理和方法,总结得到测量中的计量依据、关键因子及其影响,结合在S波段脉冲多普勒天气雷达测量工作中的实际应用情况,研究科学规范且适合台站应用的雷达发射功率测量方法、技巧和关键技术。影响雷达发射功率测量准确性的因素很多,不规范的测量方法会导致较大的功率测量误差,影响雷达探测精度。研究与掌握科学规范的雷达发射功率测量技术与方法,对保证雷达检查、测试与定标的准确性有十分重要的意义。     

LQG-1型土壤电阻率远程自动测量装置研制

为了解决传统的野外土壤电阻率测量仪器设备未实现无人状态下土壤电阻率远程自动监测的技术难题,在4105A接地电阻测量表基础上,自主研发了土壤电阻率远程自动测量装置。详细阐述了该装置的测量原理、系统组成、工作流程、硬件软件研发思路。对该装置1年的野外试验研究表明：该装置运行稳定,数据质量可靠,解决了土壤电阻率的长期、连续、稳定、自动测量的技术难题,是一种结构简单、使用方便、重量轻、便于野外土壤电阻率长期、连续、稳定的远程自动测量装置。     

Maximum fluctuations of wind direction in limited time intervals at the levels up to 300 m from observations at a meteorological tower

On the basis of wind direction measurements with 1-s discreteness at the meteorological tower VMM-310 in the town of Obninsk, maximum fluctuations of wind direction are obtained with 10-s averaging over limited time intervals that correspond to the transport of pollutant puffs at distances about 10 km from the source at altitudes up to 300 m. Average values of maximum fluctuations of wind direction decrease with increasing wind speed, level of measurements, and stratification stability. Examples are presented of distributions of maximum fluctuations of wind direction as dependent of these factors. Parameters are given of distributions of maximum fluctuations of wind direction at six levels under different wind speeds and different atmospheric stability. The empirical distributions are approximated by Weibull distribution, and parameters of the latter are presented for separate levels. The results obtained can be used for estimation of an angular size of an area of possible pollution under different conditions of atmospheric stratification, wind speed, and levels of transport of an instantaneous puff of pollutants for the pollutant cloud motion up to a distance of 10 km from the source.     

国产GPS探空系统探测能力分析

实验室测试和外场比对试验表明,我国研制的GPS探空系统采用卫星导航测风体制进行测风,GPS高度反算气压取代气压传感器,较之雷达探空体制要更为准确和精确。其在电气性能和稳定性、可靠性方面满足CIMO的探空要求。实验室测试表明,在采用新型温、湿、压传感器和测试条件情况下,准确性误差分别在±0.1℃、±2%、±1hPa之内,满足WMO对常规高空探测要求。与RS92型探空系统相比,国产GPS探空仪的动态测量性能除相对湿度准确性方面由于技术和工艺水平仍有一定差距外,其余要素已接近RS92的水平,尤其与GPS定位相关的气压、位势高度、风向和风速,其一致性标准差已与RS92相当,达到了较高的水平。与我国现有高空探测业务使用的L波段探空系统相比,测量准确性方面已优于L波段探空系统。     

高光谱分辨率激光雷达同时测量大气风和气溶胶光学性质的模拟研究

提出一套高光谱分辨率激光雷达(HSRL)系统,用于同时测量大气风和气溶胶的光学性质.该HSRL系统中使用碘分子滤波器分离分子和气溶胶后向散射,同时利用双边缘检测技术测量大气风场引起的多普勒频移.文中选用合理的HSRL参数和大气模型数据,模拟和分析了HSRL的测量性能.系统夜晚运行时,可测量20 km以下的大气风速和气溶胶,风速误差小于2 m s-1,气溶胶的后向散射系数相对误差小于30%.在白天工作时,相同误差下的可探测高度为10 km.模拟分析结果表明,该HSRL雷达有较大的应用前景,对天气和气象研究等有重要意义.