1.2 km標準基線環境參數自動測量系統研制

劉學德， 繆東晶， 張京燕， 李連福，李建雙， 張福民， 李 萍

(1.天津大學精密儀器與光電子工程學院，天津300072；2.中國計量科學研究院，北京100029)

1 引 言

空氣折射率修正是提高激光測距精度的關鍵因素[1～4]，尤其是修正的實時性。在野外測距時，考慮到可操作性，環境參數法是普遍采用的計算折射率的方法[5～7]，因此環境參數實時準確獲取是非常重要的。為實現高精度的空氣折射率修正，德國聯邦物理技術研究院(Physikalisch Technische Bundesanstalt，PTB)在其600 m標準基線建立野外環境參數測量系統[8]，進行溫度、濕度和氣壓3種類型的環境參數采集，共包括68個傳感器，采集周期約為30 s。至2017年，中國計量科學研究在北京昌平院區研制的1.2 km環境參數測量系統[9,10]，共有76個傳感器，涵蓋溫度、濕度、氣壓3種環境參數，采集周期約為12 s。

近年來隨著長度計量的發展，在野外如能更準確補償空氣折射率，長距離測量的不確定度有望降低到10-7量級[11，12]。為了進一步提高野外測量時的空氣折射率補償精度，對1.2 km環境參數自動測量系統進行了改進升級，增加二氧化碳、風速以及風向參數的采集功能，并通過優化軟硬件，進一步提高系統的實時性和準確性，以便提高空氣折射率修正精度。

2 環境參數自動測量系統硬件組成

環境參數自動測量系統硬件由5種類型傳感器和輔助設備兩部分組成。圖1為測量系統布局圖；圖2為系統各類傳感器和輔助設備的硬件連接圖。

圖1 環境參數自動測量系統布局圖Fig.1 Layout of environmental parameter automatic measurement system

圖2 系統硬件連接圖Fig.2 Diagram of system hardware connection

測量系統根據溫度、濕度、氣壓、二氧化碳對測距產生影響程度的不同[13～15]，選取一定數量的各類傳感器分布在1.2 km基線沿線。……