專利名稱：基于激光傳感器的自動測雪深裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣象觀測領(lǐng)域，特別是一種能夠自動測量雪深的裝置。
背景技術(shù)：
積雪深度是氣象探測中的一個重要的觀測數(shù)據(jù)，雪深測量的是積雪表面到達地面的垂直距離。傳統(tǒng)的測量方法是采用普通的量尺插在觀測地點，通過人工進行觀測雪面掩埋的刻度線，通常是以厘米為單位。傳統(tǒng)的這種觀測方法費時費力，隨機誤差大，惡劣天氣時操作難度大，難以實現(xiàn)實時監(jiān)控。也有采用圖像識別的方法，通過攝像頭代替人工采集量雪尺的圖像，然后通過圖像識別軟件計算深色的量雪尺和白雪的關(guān)系，得出雪的深度。這種方法雖然能夠?qū)崟r的得到雪深數(shù)據(jù)，但是，在大雪或能見度低的情況下，圖像采集的誤差很大，而且圖像數(shù)據(jù)占用存儲空間大，計算機的計算效率也低。還有通過超聲波測距的方法測量雪深，由于超聲波傳感器受溫度、風(fēng)等環(huán)境因素的影響比較大，測量結(jié)果不是很穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容為了解決當(dāng)前的人工觀測雪深方法費時費力、誤差大，無法實現(xiàn)實時觀測的問題， 本實用新型提供一種可以實現(xiàn)自動化測量雪深的裝置，能夠?qū)崟r、高精度、穩(wěn)定的獲得測量數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于激光傳感器的自動測雪深裝置，其特征在于該裝置包括激光測距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動氣象站或終端計算機，所述激光測距傳感器的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動氣象站或終端計算機；所述激光測距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝在地面上，激光測距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對設(shè)置。當(dāng)激光測距傳感器測得雪面到激光探頭的距離后，用激光探頭到地面參考板的初始距離減去雪面到激光探頭的距離得到雪深。然后通過通訊單元將雪深的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給自動氣象站或終端計算機。激光信號每隔5秒鐘發(fā)射一次，每分鐘得到12個數(shù)據(jù)，去掉奇異值，然后剩余數(shù)據(jù)作算術(shù)平均得到當(dāng)前分鐘的數(shù)據(jù)。同時，由溫度傳感器測得當(dāng)前的環(huán)境溫度，讀入單片機，然后經(jīng)其處理后的數(shù)據(jù)，將隨著狀態(tài)等參數(shù)一起發(fā)出。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本實用新型可以實現(xiàn)雪深的自動化測量，代替了費時費力的人工測量雪深的方法，獲得的測量數(shù)據(jù)具有實時、高精度的特點，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的工作原理流程圖。[0012]圖3是激光雪深傳感器工作原理示意圖。圖1中1-底座；2-支架；3-數(shù)據(jù)處理及通訊單元；4-連接件；5-激光測距傳感器；6-地面參考板；7-自動氣象站或終端計算機。
具體實施方式
在圖1中，激光測距傳感器(5)通過連接件(4)安裝在支架(2)上，控制及通訊單元(單片機)(3)安裝在支架(2)上，地面參考板(6)水平安裝并與地面平齊。數(shù)據(jù)處理單元(采用單片機msp430 )經(jīng)通訊單元(RS-232接口)與自動氣象站或終端計算機(7 )相連。在圖2中，激光測距傳感器(5)測得地面參考板(6)上的雪面的距離信息后，發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理單元換算成雪的深度，再將相關(guān)信息通過通訊單元發(fā)送給自動氣象站或終端計算機(J)。在圖3中，激光雪深傳感器工作原理是，通過檢測激光發(fā)射和接收的相位差判斷距離，高穩(wěn)定性的激光源是獲得精確相位差檢測的關(guān)鍵。目標(biāo)物對激光的回波信號由激光接收器檢測到，通過放大器，一路送到激光強度檢測電路，一路送到相位差檢測器。處理器利用激光強度信號的變化來識別從雪面來的回波。相位差檢測器的頻標(biāo)信號利用發(fā)射信號進行鎖相環(huán)倍頻后得到，頻標(biāo)信號由計數(shù)器計數(shù)，計數(shù)的門控信號由發(fā)射信號和接收信號進行鑒相后產(chǎn)生，計數(shù)電路得到的計數(shù)值由處理器測算成距離。通過對激光器的溫度檢測和控制，可以使激光器的發(fā)射功率保持在穩(wěn)定的狀態(tài)， 有利于得到比較穩(wěn)定的回波信號，進行可靠的雪面回波識別。通過自校電路，一方面可以對輸出功率進行反饋檢測，另一方面用來測定接收放大電路產(chǎn)生的相位漂移，提高相位測量的準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求1. 一種基于激光傳感器的自動測雪深裝置，其特征在于該裝置包括激光測距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動氣象站或終端計算機，所述激光測距傳感器的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動氣象站或終端計算機；所述激光測距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝在地面上，激光測距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對設(shè)置。
專利摘要本實用新型提供一種基于激光傳感器的自動測雪深裝置，該裝置包括激光測距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動氣象站或終端計算機，所述激光測距傳感器的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動氣象站或終端計算機；所述激光測距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝，激光測距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對設(shè)置。該裝置能夠?qū)崟r、高精度、穩(wěn)定的獲得測量數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號G01S17/08GK202126501SQ20112022803
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉云平, 莊偉 , 顧和軍 申請人:南京信息工程大學(xué)