能见度传感器测量误差的研究
发布时间：2021-01-06 20:17
能见度不仅是一项基本的气象要素,而且能反映大气的污染程度。能见度的精确测报对监测大气环境的清洁度以及确保高速公路、航空、航海等交通运输的安全有着重大的意义。如何提高能见度测量的准确度是能见度测量技术发展过程中一个重要的研究课题。能见度传感器的种类较多,影响能见度测量误差的因素复杂,随着对能见度测量准确度要求的提高,需要进一步对影响能见度测量误差的因素展开深入的研究。本文通过实验研究了光斑漂移和光电探测器两端偏置电压的不稳定性对能见度测量误差的影响,完成的主要工作如下：（1）深入分析了透射式和散射式能见度仪的测量误差,推导了能见度传感器测量误差的关系。分析了影响能见度测量误差的主要因素,对光斑漂移和偏置电压的不稳定性这两个因素展开了深入的研究。（2）研究了光斑漂移对能见度测量误差影响的程度,建立了光斑漂移量与能见度相对误差的关系。通过比较两种型号的光电探测器灵敏度引起的能见度相对误差,提出了抑制光斑漂移影响能见度测量误差的方法。（3）实验测定了反向偏置电压对光电探测器响应时间的影响,发现了偏置电压的不稳定性会引起输出电压有效值的变化,建立了偏置电压波动与能见度相对误差的关系,为光接收部件...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３前向散射能见度仪测量原理示意图??
光斑漂移及偏置电压的不稳定性是影响探测光光强测量准确度的两个重??要因素，为了研巧它们对能见度测量误差的影响，设计了一套实验系统。实验??装置原理框图如图３－４所示，实验系统主要包括发射模块、光强监测模块和接??收模块。??…＇■■：：＇！「节…??Ｉ?激化管?一？分光棱镜?一｛－？－？Ｉ—？光电探测器?！??：Ｉ?个」１?！?＼?―＾?！?！?’?：??！?１１?Ｉ?，」Ａ，?Ｉ?；?——＿?；??Ｉ?ＩＩ?，ｒ?Ｉ?Ｉ?＂?Ｔ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??１?Ｉ?＊?Ｉ?Ｉ?■?Ｉ???Ｉ?Ｉ???Ｉ?脈冲驱动?Ｉ?Ｊ?标准功宰计?Ｉ?Ｉ?示坡器?数字方用表ｊ??１?；?Ｉ?！?ｊ?！??Ｉ?渡射模块?Ｉ?Ｉ?盟测模块?！?Ｉ?接收樽块?Ｉ????Ｉ?Ｉ??？？??Ｉ??图３－４实验装置原理框图??发射模块主要是由半导体激光管和脉冲驱动组成，其作用是发射出光强稳??定的脉冲光波序列；光强监测模块包括哀减片Ｗ及标准功率计，主要功能是监??测光源光强的变化，娟除光源光强不稳定性对实验测量结果的影响；接收模块??由前置放大电路将入射光波的光强转换成电信号，通过示波器和数字万用表观??察并测量光电探测器的输出电压、响应时间等参数。??３．３．１系统发射模块??光源是能见度传感系统的关键部件之一
电压的一点点漂移便会引起ＬＤ激光管输出光功率的变化。??为了消除ＬＤ激光管输出光功率的变化给实验测量结果带来的影响，设计??了监测光源光功率变化的监测模块，其结构示意图如图３－５所示。该模块是由??分光棱镜Ｉ、衰减片Ｗ及型号为ＭＯＤＥ＾４６０－１Ａ的标准功率计组成。??ｙ—?？?????？????／〇?Ｕ?ｈ?吨??ＬＤ激光管?Ａ?，??Ｉ?ｎ?Ａ?？?光电按??，’＇?测器??么??探头????４：??标准功????率计??图３－５光强监测示意图??分光棱镜Ｔ将光束分成两束光，一束光被分光棱镜反射，经过衰减片Ａｉ，??进入标准功率计探头。另一束光透过分光棱镜，经过衰减片Ａ〇，福照到光电探??测器灵敏面上。分光棱镜Ｔ总共有五个光学面，一个透射系数为ｒ，的半透半反??面心义及四个透射系数为ｒ；的侧面。衰减片Ａ〇的透射系数为ｒ；，衰减片Ａｉ的透??射系数为ｒ，，入射光光强为／？，则透射光光强为：??如?（３－１４）??反射光光强为：??＾＝／。（１－了
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京城区夏秋季能见度与PM2.5化学成分的关系[J]. 沈铁迪,王体健,陈璞珑,蒋自强. 中国环境科学. 2015(03)
[2]硅基IV族光电器件研究进展（二）——光电探测器[J]. 李冲,张东亮,薛春来,李传波,成步文,王启明. 激光与光电子学进展. 2014(11)
[3]保定站人工与自动观测能见度数据对比分析[J]. 顾黎燕,王蓉蓉,刘红坤. 农业与技术. 2014(09)
[4]探测光波长漂移对能见度测量的影响[J]. 肖韶荣,尚国庆,周佳,徐猛,吴群勇. 应用光学. 2014(05)
[5]温度对激光光斑跟踪不确定度的影响[J]. 肖韶荣,周洁,赵静,黄新. 红外与激光工程. 2013(03)
[6]基于光照强度的PIN光电二极管响应时间分析[J]. 初宁,曹立军,黄威. 传感技术学报. 2013(01)
[7]高速高效光电探测器的制备、测试及特性分析[J]. 刘少卿,韩勤,杨晓红,刘宇,王杰,王秀平. 激光与光电子学进展. 2012(02)
[8]硅光电探测器光谱量子效率的测定[J]. 林延东,吕亮,白山. 光学学报. 2011(12)
[9]Model 6000型前向散射能见度仪性能评估及数据订正[J]. 谭浩波,陈欢欢,吴兑,邓雪娇,邓涛,李菲,赵晓利,毕雪岩. 热带气象学报. 2010(06)
[10]能见度测量技术现状及发展趋势综述[J]. 邢向楠,崔岩梅,张富根,谢邦力. 计测技术. 2010(05)
硕士论文
[1]透射式能见度检测的试验研究与软件系统设计[D]. 鲍婷婷.南京信息工程大学 2011
[2]前向散射式能见度检测技术研究[D]. 李孟麟.天津大学 2007
[3]彩印机自动套色系统低色差信号获取[D]. 罗志刚.郑州大学 2005
本文编号：2961195
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３前向散射能见度仪测量原理示意图??
光斑漂移及偏置电压的不稳定性是影响探测光光强测量准确度的两个重??要因素，为了研巧它们对能见度测量误差的影响，设计了一套实验系统。实验??装置原理框图如图３－４所示，实验系统主要包括发射模块、光强监测模块和接??收模块。??…＇■■：：＇！「节…??Ｉ?激化管?一？分光棱镜?一｛－？－？Ｉ—？光电探测器?！??：Ｉ?个」１?！?＼?―＾?！?！?’?：??！?１１?Ｉ?，」Ａ，?Ｉ?；?——＿?；??Ｉ?ＩＩ?，ｒ?Ｉ?Ｉ?＂?Ｔ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??１?Ｉ?＊?Ｉ?Ｉ?■?Ｉ???Ｉ?Ｉ???Ｉ?脈冲驱动?Ｉ?Ｊ?标准功宰计?Ｉ?Ｉ?示坡器?数字方用表ｊ??１?；?Ｉ?！?ｊ?！??Ｉ?渡射模块?Ｉ?Ｉ?盟测模块?！?Ｉ?接收樽块?Ｉ????Ｉ?Ｉ??？？??Ｉ??图３－４实验装置原理框图??发射模块主要是由半导体激光管和脉冲驱动组成，其作用是发射出光强稳??定的脉冲光波序列；光强监测模块包括哀减片Ｗ及标准功率计，主要功能是监??测光源光强的变化，娟除光源光强不稳定性对实验测量结果的影响；接收模块??由前置放大电路将入射光波的光强转换成电信号，通过示波器和数字万用表观??察并测量光电探测器的输出电压、响应时间等参数。??３．３．１系统发射模块??光源是能见度传感系统的关键部件之一
电压的一点点漂移便会引起ＬＤ激光管输出光功率的变化。??为了消除ＬＤ激光管输出光功率的变化给实验测量结果带来的影响，设计??了监测光源光功率变化的监测模块，其结构示意图如图３－５所示。该模块是由??分光棱镜Ｉ、衰减片Ｗ及型号为ＭＯＤＥ＾４６０－１Ａ的标准功率计组成。??ｙ—?？?????？????／〇?Ｕ?ｈ?吨??ＬＤ激光管?Ａ?，??Ｉ?ｎ?Ａ?？?光电按??，’＇?测器??么??探头????４：??标准功????率计??图３－５光强监测示意图??分光棱镜Ｔ将光束分成两束光，一束光被分光棱镜反射，经过衰减片Ａｉ，??进入标准功率计探头。另一束光透过分光棱镜，经过衰减片Ａ〇，福照到光电探??测器灵敏面上。分光棱镜Ｔ总共有五个光学面，一个透射系数为ｒ，的半透半反??面心义及四个透射系数为ｒ；的侧面。衰减片Ａ〇的透射系数为ｒ；，衰减片Ａｉ的透??射系数为ｒ，，入射光光强为／？，则透射光光强为：??如?（３－１４）??反射光光强为：??＾＝／。（１－了
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京城区夏秋季能见度与PM2.5化学成分的关系[J]. 沈铁迪,王体健,陈璞珑,蒋自强. 中国环境科学. 2015(03)
[2]硅基IV族光电器件研究进展（二）——光电探测器[J]. 李冲,张东亮,薛春来,李传波,成步文,王启明. 激光与光电子学进展. 2014(11)
[3]保定站人工与自动观测能见度数据对比分析[J]. 顾黎燕,王蓉蓉,刘红坤. 农业与技术. 2014(09)
[4]探测光波长漂移对能见度测量的影响[J]. 肖韶荣,尚国庆,周佳,徐猛,吴群勇. 应用光学. 2014(05)
[5]温度对激光光斑跟踪不确定度的影响[J]. 肖韶荣,周洁,赵静,黄新. 红外与激光工程. 2013(03)
[6]基于光照强度的PIN光电二极管响应时间分析[J]. 初宁,曹立军,黄威. 传感技术学报. 2013(01)
[7]高速高效光电探测器的制备、测试及特性分析[J]. 刘少卿,韩勤,杨晓红,刘宇,王杰,王秀平. 激光与光电子学进展. 2012(02)
[8]硅光电探测器光谱量子效率的测定[J]. 林延东,吕亮,白山. 光学学报. 2011(12)
[9]Model 6000型前向散射能见度仪性能评估及数据订正[J]. 谭浩波,陈欢欢,吴兑,邓雪娇,邓涛,李菲,赵晓利,毕雪岩. 热带气象学报. 2010(06)
[10]能见度测量技术现状及发展趋势综述[J]. 邢向楠,崔岩梅,张富根,谢邦力. 计测技术. 2010(05)
硕士论文
[1]透射式能见度检测的试验研究与软件系统设计[D]. 鲍婷婷.南京信息工程大学 2011
[2]前向散射式能见度检测技术研究[D]. 李孟麟.天津大学 2007
[3]彩印机自动套色系统低色差信号获取[D]. 罗志刚.郑州大学 2005
本文编号：2961195
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