DNQ1型前向散射能见度仪现场核查方法探讨

胡苍龙，李晓红

DNQ1型前向散射能见度仪现场核查方法探讨

胡苍龙，李晓红

（四川省气象探测数据中心，四川 成都 610072）

对《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》进行简要介绍，然后以DNQ1型前向散射能见度仪为例，介绍了如何使用PWA12能见度仪校准套件作为现场核查标准，按照核查方法对其进行现场核查，并且结合工作实际对现场核查中的一些注意事项进行介绍，为前向散射式能见度仪现场核查工作提供技术参考。

前向散射式；能见度仪；现场核查；现场校准

随着气象现代化建设的不断发展，能见度已成为自动气象观测的重要组成要素，前向散射能见度仪基于其性能优势，在中国气象部门县级台站得到普及与应用[1]。为了保证前向散射能见度仪测量数据的准确性，中国气象局出台了《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》。本文选取了最常用的DNQ1型前向散射能见度仪，介绍如何使用PWA12能见度仪校准套件作为现场核查标准，按照《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》对其进行现场核查，并且结合工作实际对现场核查中的一些注意事项进行介绍，为前向散射式能见度仪核查方法工作提供技术参考。

1 《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》简要介绍[2]

1.1 前向散射式能见度仪的核查业务流程

前向散射式能见度仪的核查业务流程如图1所示。

图1 能见度仪核查业务流程图

1.2 观测站前向散射式能见度仪现场核查

本文介绍利用经过实验室检测后的核查套件，对观测站前向散射式能见度仪进行现场核查，其具体内容如下。

1.2.1 环境条件

晴朗天气，能见度大于10 km；避免明亮光线直射。

1.2.2 指标要求

信号强度值误差：±10%。

1.2.3 核查项目

信号强度值误差。

1.2.4 核查方法

1.2.4.1 核查前的准备

检查镜头区域是否有蛛网、树叶等异物，如果有必须清除；使用皮吹或专用镜头纸清洁发射镜头和接收镜头表面灰尘；使用皮吹或专用镜头纸清洁散射板和中性衰减滤光片表面污染；连接计算机，确保通信正常。

1.2.4.2 外观检查

能见度仪应有型号、出厂编号等明显标识，外型结构应完好。

1.2.4.3 信号强度值的核查

外观检查合格的能见度仪才能进行信号强度值核查。

1.2.4.4 操作步骤

在能见度仪接收端安装遮光板，稳定后读取能见度仪示值，如果未达到标称量程上限值，终止操作；取下遮光板，安装散射板，稳定后读取能见度仪输出信号值，填写核查记录表；在发射端再安装中性衰减滤光片A，稳定后读取能见度仪输出信号值，填写核查记录表；替换中性衰减滤光片A为B，稳定后读取能见度仪输出信号值，填写核查记录表。

1.2.4.5 信号强度值的误差计算

以核查套件信号强度标称值为标准，按式（1）计算被核查能见度仪输出信号强度值的示值误差：

式（1）中：△（+）为被核查能见度仪信号强度值误差；（+）为被核查能见度仪输出信号强度值；（+）r为核查套件对应的信号强度标称值。

值得注意的是，=0、或分别对应安装散射板时的（）、安装散射板和中性衰减滤光片A组合时的（+）、安装散射板和中性衰减滤光片B组合时的（+）的三种情况。

1.2.5 核查结果的处理

如果|△（+）|≤10%，则判定被核查能见度仪合格；否则返厂或者送国家气象计量站能见度仪检测实验室进行校准。

2 DNQ1型前向散射式能见度仪工作原理[3-4]

DNQ1型前向散射式能见度仪由发射器、接收器、控制器、电源、安装支架等部件构成，其硬件结构如图2所示，光学探测原理如图3所示。

图2 DNQ1型前向散射式能见度仪硬件结构图

图3 DNQ1型前向散射式能见度仪光学探测原理

发射器通过红外发光管，产生红外光通过镜头在大气中形成接近平行的光柱。接收器将采样区内大气的特定方向的前向散射光汇集到光电传感器的接收面上，并将其转换为与大气能见度成反比的电信号。此信号经处理后送至控制器的数据采集板，经CPU取样和计算得到采样区内大气的特定方向的前向散射光的强度值，由此估算出总的散射量，从而得到透过量，由此计算得到大气能见度的值。

3 PWA12校准套件介绍及应用

3.1 PWA12校准套件简要介绍

PWA12校准套件由一个遮光板和散射板构成，其中散射板由两个散射特性已知的不透明玻璃片组成。遮光板用于核查能见度仪标称量程上限值，散射板用于核查或校准能见度仪信号强度值。

3.2 PWA12校准套件应用

以下介绍按照《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》对DNQ1型前向散射能见度仪进行的现场核查。

3.2.1 现场核查准备工作

核查前对散射板进行检查，确认是否有磨损，如果磨损严重，不可用来核查或校准；将能见度串口连接线通过串口线接在计算机终端，并设置串行通信端口为9 600波特，偶数奇偶性，7个数据位，1个停止位，过程中无需断电，但此时段能见度数据不可用，串口线连接如图4所示。

图4 串口线连接

3.2.2 能见度仪清洁

用质量分数为50%的异丙醇、酒精溶液浸湿不起毛的软布擦拭镜头。不要划伤镜头表面，镜头很快变干燥则表明透镜加热功能正在运行。检查机罩和镜头没有积存冷凝水、冰和雪。将机罩内外表面的灰尘擦去。正确清洁光学表面后，通过计算机终端先发送OPEN命令进入调试状态，再发送CLEAN命令，确定能见度仪的污染报警参数，仪器工作时，达到污染参数会发出报警，不产生能见度值。

3.2.3 能见度仪量程上限值现场核查

被核能见度仪接收器安装遮光板后，通过计算机终端发送ZERO命令，DNQ1能见度仪应答为ZERO SIGNAL： OK>，具体情况如图5所示。

注：35000为被核能见度仪的量程上限值。

3.2.4 能见度仪信号强度值的现场核查

在被核能见度仪安装散射板，散射板由两个散射特性已知的不透明玻璃片组成，标注为发射的玻璃片安装在能见度仪的发射器上，标注为接收的玻璃片安装在能见度仪的接收器上；发送CHECK命令，1 min后通过计算机终端读取被核能见度仪测量的信号强度值，将被核信号强度值同散射板对应的信号强度标称值相比较，按照《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》信号强度值的误差计算公式进行计算，如果误差小于等于±10%，表示被核查能见度仪合格，发送CLOSE命令退出调试状态，能见度仪恢复运行。

4 能见度仪现场校准[5]

《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》规定信号强度值误差大于±10%时，需返厂或送国家气象计量站能见度仪检测实验室进行校准。但是，通过咨询能见度仪生产厂家和试验表明DNQ1能见度仪核查信号强度值误差大于±10%且小于等于±50%时，可以利用PWA12校准套件配备的散射板对其进行现场校准。安装散射板，通过计算机终端先发送OPEN命令进入调试状态，再发送FCAL命令对其进行校准（FCAL后面的数字为散射板对应的信号强度标称值），最后对能见度仪进行重新核查，检查其信号强度值误差是否不大于《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》规定的±10%。能见度仪校准终端应答如图6所示。

图6 能见度仪校准终端应答图

5 结论

本文结合《前向散射式能见度仪核查方法（试行）》和PWA12能见度仪校准套件，介绍如何对DNQ1型前向散射能见度仪进行现场核查及校准，并对核查方法进行一定的解读，为技术人员正确开展DNQ1型前向散射能见度仪现场核查和校准工作提供了技术参考。

［1］中国气象局气象探测中心，江苏省气象局，安徽省气象局，等.前向散射能见度仪观测规范［M］.北京：中国气象局，2011.

［2］中国气象局气象探测中心，江苏省气象局，安徽省气象局，等.前向散射式能见度仪核查方法（试行）［S］.北京：中国气象局，2018.

［3］陈美红.前向散射式能见度仪信息特性研究［D］.南京：南京信息工程大学，2007.

［4］李艳，张鑫，王柏林，等.DNQ1型能见度仪工作原理及维护实例［J］.陕西气象，2016（5）：34-36.

［5］朱乐坤，李林.前向散射能见度仪校准技术［J］.气象科技，2013，41（16）：1003-1007.

P412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.041

2095－6835（2019）15－0103－03

胡苍龙（1980—），本科，主要研究方向为气象仪器测量与计量。

〔编辑：张思楠〕