能见度监测仪的主要特点及工作原理

　　能见度监测仪是一种用于测量大气中目标物可见距离的仪器，广泛应用于气象观测、交通（如高速公路、机场、港口）管理、环境监测和科学研究等领域。以下是能见度监测仪的主要特点及工作原理。
　　一、主要特点
　　1.高精度与高稳定性：现代能见度仪采用先进的光学技术和信号处理算法，能够在各种复杂天气条件下（如雨、雪、雾、霾）提供、稳定的测量数据。
　　2.自动化与实时性：仪器可实现全天候、无人值守的自动连续监测，并实时输出能见度数值，便于系统集成和远程监控。
　　3.抗干扰能力强：
　　杂散光抑制：通过精密的光学设计（如遮光罩、窄视场角、滤光片）有效减少太阳光、车灯等环境杂散光的干扰。
　　自清洁功能：部分高端仪器配备自动加热、吹扫或雨刷装置，防止镜面结露、结霜、积尘或积雪，确保测量窗口的清洁。
　　维护量小：设计上考虑了长期户外运行的需求，结构坚固，防护等级高（如IP65/IP66），减少了日常维护工作量。
　　多种输出接口：通常提供标准的模拟输出（如4-20mA,0-5V）和数字输出（如RS-232,RS-485,Modbus,SDI-12），方便与数据采集系统、交通信号系统或气象站对接。
　　校准方便：支持现场或实验室校准，以保证长期测量的准确性。
　　二、工作原理
　　能见度的测量主要基于大气对光的散射和吸收作用。当光线在大气中传播时，空气中的气溶胶粒子（如雾滴、烟尘、灰尘）和气体分子会使光线发生散射和吸收，导致光强衰减。能见度与这种衰减程度直接相关。
　　目前主流的能见度监测仪主要采用以下两种原理：
　　1.前向散射式能见度仪
　　这是目前应用广泛、主流的类型，尤其适用于交通和气象站。
　　基本结构：由一个发射单元和一个接收单元组成，两者通常集成在一个紧凑的探头内，呈一定夹角（常见为30°-50°）。
　　工作原理：
　　发射单元发出一束特定波长（通常为近红外光，如880nm，以减少太阳光干扰）的调制光束。
　　这束光在传播路径上遇到空气中的气溶胶粒子时，会发生前向散射（即散射光方向与原光束方向夹角较小）。
　　接收单元位于散射角位置，专门探测来自测量基线（发射器与接收器之间假想的直线区域）内的散射光强度。
　　大气中悬浮粒子浓度越高（即能见度越低），前向散射的光强就越强，接收器接收到的信号也就越强。
　　仪器内部的微处理器根据接收到的散射光信号强度，利用预先标定的散射系数与能见度之间的经验或理论关系（如Koschmieder定律），计算出当前的大气消光系数，进而换算成能见度值
　　2.透射式能见度仪
　　这是一种更接近能见度原始定义的经典方法，常用于机场等对精度要求极高的场所。
　　基本结构：由一个独立的发射器和一个独立的接收器组成，两者相隔一段固定的基线距离（L），通常为几十米到一百多米。
　　工作原理：
　　发射器向接收器发射一束稳定的光（可见光或红外光）。
　　接收器测量穿过基线距离L后到达的光强（I）。
　　通过比较发射光强（I?）和接收光强（I），根据比尔-朗伯定律(Beer-Lambert Law)计算出大气的消光系数(σ)：σ=(1/L)*ln(I?/I)
　　再根据国际气象组织（WMO）定义的气象光学视程(MOR)公式计算能见度：MOR=(3.912)/σ（这里的3.912是基于人眼对对比度阈值0.05的定义）