一種激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]降水現(xiàn)象的觀測(cè)是地面氣象觀測(cè)中最基本的項(xiàng)目之一。降水類(lèi)型、瞬時(shí)降水強(qiáng)度、降水量以及雷達(dá)反射率等數(shù)據(jù)，均可以作為判別氣象、水文和資源環(huán)境等自然科學(xué)現(xiàn)象的重要依據(jù)。這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域有著重大的實(shí)用價(jià)值。
[0003]激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀也稱(chēng)雨滴譜儀，是一種通過(guò)光學(xué)原理衡量降水現(xiàn)象的儀器。其原理可以簡(jiǎn)要的概括如下:在所述降水觀測(cè)儀的測(cè)量區(qū)域內(nèi)布置均勻的激光束，當(dāng)降水粒子(如雨滴、雪花、冰雹)通過(guò)所述測(cè)量區(qū)域，就會(huì)對(duì)激光束產(chǎn)生一定的遮擋，于是利用光學(xué)傳感器采集降水粒子遮擋激光束的面積和時(shí)間，以作為輸出數(shù)據(jù)；進(jìn)而可利用所述輸出數(shù)據(jù)，計(jì)算輸出降水類(lèi)型、瞬時(shí)降水強(qiáng)度、降水量以及雷達(dá)反射率等關(guān)于降水現(xiàn)象的數(shù)據(jù)。
[0004]為了對(duì)所述降水觀測(cè)儀進(jìn)行測(cè)試和校驗(yàn)，則還需要有激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試裝置。所述測(cè)試裝置一般需要在降水觀測(cè)儀的測(cè)量區(qū)域中利用某種方式模擬降水現(xiàn)象的發(fā)生，以測(cè)試降水觀測(cè)儀的性能是否完好，測(cè)算是否精確。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，采取在測(cè)量區(qū)域內(nèi)釋放自由落體鋼珠的方式，以鋼珠模擬降水粒子，達(dá)到仿真測(cè)試的目的。不過(guò)該方法的缺陷在于，測(cè)試過(guò)程中對(duì)于自由落體鋼珠無(wú)法精確的進(jìn)行控制，并且無(wú)法模擬高速降水粒子如冰雹，模擬程度比較單一，難以模擬如雨夾雪之類(lèi)較為復(fù)雜的降水現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試裝置及方法，利用透明圓盤(pán)上的貼片模擬降水粒子，并控制透明圓盤(pán)在測(cè)試區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)高精確度的降水仿真測(cè)試。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下的技術(shù)方案:
[0008]一種激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試裝置，所述裝置包括:
[0009]一個(gè)透明圓盤(pán)(I)，所述透明圓盤(pán)(I)通過(guò)連接軸(3)連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)所述透明圓盤(pán)(I)以特定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)⑷的轉(zhuǎn)速；
[0010]所述透明圓盤(pán)(I)貼有模擬貼片(2)，所述模擬貼片(2)有已知的形狀和尺寸，所述透明圓盤(pán)(I)置于所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中旋轉(zhuǎn)。
[0011]所述裝置還包括:
[0012]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)通過(guò)升降支撐架(6)固定到調(diào)節(jié)底座(7);所述升降支撐架(6)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)⑷在Z軸方向上移動(dòng)。
[0013]所調(diào)節(jié)底座(7)包括:
[0014]一條Y向滑軌(8)，所述升降支撐架(6)通過(guò)滑塊(9)安裝到所述Y向滑軌(8)上，Y向電機(jī)(10)驅(qū)動(dòng)所述滑塊(9)在所述Y向滑軌(8)上滑動(dòng)，以使所述升降支撐架(6)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)⑷在Y軸方向上移動(dòng)；
[0015]Y向滑軌⑶安裝在平行的兩條X向滑軌(11)上，所述X向滑軌(11)與所述Y向滑軌⑶相互垂直；x向電機(jī)(12)驅(qū)動(dòng)所述Y向滑軌⑶在X向滑軌上滑動(dòng)，以使所述升降支撐架(6)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)在X軸方向上移動(dòng)。
[0016]所述X向電機(jī)(12)和Y向電機(jī)(10)連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)控制X向電機(jī)(12)和Y向電機(jī)(10)的啟動(dòng)與停止。
[0017]一種激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試方法，所述方法利用如權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)中所述的測(cè)試裝置，具體包括以下:
[0018]將貼有模擬貼片的透明圓盤(pán)，置于所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中旋轉(zhuǎn)，所述模擬貼片符合預(yù)設(shè)的模擬數(shù)據(jù)；
[0019]采集激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀輸出的測(cè)試數(shù)據(jù)，并判斷所述測(cè)試數(shù)據(jù)與所述模擬數(shù)據(jù)的差值是否在誤差閾值范圍之內(nèi)，如果是則認(rèn)為測(cè)試成功。
[0020]所述模擬數(shù)據(jù)包括，模擬貼片的形狀和尺寸；模擬貼片在激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中的線速度；則所述將貼有模擬貼片的透明圓盤(pán)，置于所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中旋轉(zhuǎn)，所述模擬貼片符合預(yù)設(shè)的模擬數(shù)據(jù)具體為:
[0021]將貼有滿(mǎn)足預(yù)設(shè)形狀和尺寸的模擬貼片的透明圓盤(pán)，置于所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中以特定角速度旋轉(zhuǎn)，以使所述模擬貼片達(dá)到符合模擬數(shù)據(jù)的線速度；
[0022]則所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀輸出的測(cè)試數(shù)據(jù)包括，測(cè)得降水粒子形狀和尺寸，及降水粒子的降落速度。
[0023]所述模擬數(shù)據(jù)還包括:
[0024]利用所述模擬貼片的形狀和尺寸、模擬貼片在激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中的線速度和通過(guò)次數(shù)，推算得到標(biāo)準(zhǔn)降水量；
[0025]則所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀輸出的測(cè)試數(shù)據(jù)還包括，測(cè)量降水量。
[0026]所述模擬數(shù)據(jù)還包括:
[0027]利用所述模擬貼片的形狀和尺寸和模擬貼片在激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中的線速度和通過(guò)次數(shù)，推算得到標(biāo)準(zhǔn)瞬時(shí)降水強(qiáng)度；
[0028]則所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀輸出的測(cè)試數(shù)據(jù)還包括，測(cè)量瞬時(shí)降水強(qiáng)度。
[0029]所述模擬數(shù)據(jù)還包括:
[0030]利用所述模擬貼片的形狀和尺寸和模擬貼片在激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中的線速度和通過(guò)次數(shù)，推算得到標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)反射率；
[0031]則所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀輸出的測(cè)試數(shù)據(jù)還包括，測(cè)量雷達(dá)反射率。
[0032]所述方法還包括:
[0033]將貼有模擬貼片的透明圓盤(pán)，置于所述激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中旋轉(zhuǎn)，同時(shí)平行于測(cè)試區(qū)域中激光束移動(dòng)；
[0034]利用觀測(cè)儀轉(zhuǎn)換后以光感電流強(qiáng)度的圖形輸出，以判斷測(cè)試區(qū)域中激光束是否發(fā)散。
[0035]通過(guò)以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明存在的有益效果是:將貼有模擬貼片透明原盤(pán)上，置于激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的測(cè)試區(qū)域中旋轉(zhuǎn)，使得所述模擬貼片達(dá)到一定的線速度，由此來(lái)起到模擬降水粒子的效果；通過(guò)調(diào)節(jié)模擬貼片的形狀、尺寸和線速度，準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類(lèi)型降水現(xiàn)象的模擬；通過(guò)升降支撐架和調(diào)節(jié)底座，實(shí)現(xiàn)對(duì)于透明圓盤(pán)在測(cè)試區(qū)域中位置的控制；顯著的提高了模擬測(cè)試的精確度和模擬的真實(shí)程度。
【附圖說(shuō)明】
[0036]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1?圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為降水粒子分布圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述方法流程圖；
[0040]圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例所述方法流程圖；
[0041]圖6為激光束分布不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043]前述已知，激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的原理即是，降水粒子通過(guò)測(cè)試區(qū)域時(shí)，會(huì)在一定時(shí)間和空間范圍上遮擋測(cè)試區(qū)域中的激光束，影響激光束的強(qiáng)度分布，進(jìn)而在光學(xué)傳感器上產(chǎn)生光感電流的變化；而激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的輸出數(shù)據(jù)即可以通過(guò)所述光感電流的變化進(jìn)行推算。激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀的推算過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。
[0044]基于此原理可以理解的是，若要通過(guò)模擬降水粒子對(duì)激光降水現(xiàn)象觀測(cè)儀進(jìn)行測(cè)試，本質(zhì)上就是需要利用類(lèi)似降水粒子形狀、尺寸和面積的某些遮光粒子，以接近降水粒子下降時(shí)的速度通過(guò)測(cè)試區(qū)域。由此達(dá)到模擬降水粒子的效果。
[0045]本發(fā)明實(shí)