能見度儀探測光束平行度檢測方法

趙 靜，肖韶榮，張仙玲

（南京信息工程大學 物理與光電工程學院，江蘇 南京210044）

引言

根據(jù)氣象學定義，能見度用氣象光學視程表示，氣象光學視程是指白熾燈發(fā)出色溫為2 700K的平行光束的光通量，在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長度［1］。其對光源的平行度提出了明確要求，能見度儀的探測光束也應符合平行光束的要求。能見度的測量依據(jù)來源于Lam-bert-Beer定律I＝I0e-β，表示光波在探測通道上的衰減，β為衰減系數(shù)也看作大氣消光系數(shù)，其物理意義為，當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時，由于介質(zhì)吸收了一部分光能，透射光的強度要減弱。探測光束的平行度和均勻性是使用該定律的前提。對于透射式能見度儀當探測光束為平行光束時，變換Lambert-Beer定律得在探測通道內(nèi)透過率T＝e∫β（z）dz，將積分區(qū)域內(nèi)大氣看作均勻介質(zhì)得平均衰減系數(shù)，則該區(qū)域能見度V＝，ε＝0.02。依據(jù)Allard定律Et＝e-βV的夜間能見度測量，Et是照度閾值，其中在平行光源下大氣消光系數(shù)β的獲取也是能否準確得到能見度的主要因素。目前采用較多的散射式能見度儀［2-3］，要求接收端光電探測器的法線方向與發(fā)射器光軸成33°角放置。此要求是為保證接收器接收到的光強為探測光束在33°散射角時的散射光強以便計算散射系數(shù)，以散射系數(shù)作為大氣消光系數(shù)，再利用V＝計算能見度，若光源為非平行光，則散射角無法保證處于33°位置，只有光軸處滿足散射角要求，其他位置都大于或小于該角度；當探測光源為平行光束時，發(fā)散角為33°，才可滿足散射式能見度儀的使用需求。……