云境天合激光云高儀工作原理解析：依托激光測距原理輸出合規(guī)云高觀測結果【型號：TH-YG1，物聯(lián)網一體化設備，云境天合支持定制服務】在航空氣象保障、氣象科研觀測、大氣環(huán)境監(jiān)測等各類專業(yè)場景中，云高數據的精準性與合規(guī)性直接影響后續(xù)相關工作的開展質量，傳統(tǒng)的人工目視測云方式受觀測人員經驗、現場光照條件的限制很大，不僅無法實現全天侯連續(xù)自動觀測，輸出的觀測結果也很容易存在主觀偏差，很難滿足當下各類專業(yè)場景對云高觀測的標準化、自動化要求，不少觀測站點都在逐步替換傳統(tǒng)觀測設備，引入基于主動遙感技術的激光云高儀來搭建自動化云高觀測體系，但很多人對這類設備的核心運行邏輯并不熟悉，很難判斷不同品牌設備的觀測結果是否符合行業(yè)規(guī)范要求，云境天合激光云高儀TH-YG1以成熟的激光測距原理作為核心測算基礎，設備垂直向天空發(fā)射特定波段的激光脈沖，精準捕捉激光信號從發(fā)射到被云層粒子散射返回的完整過程，依托內置的標準化信號處理邏輯完成核心測算，有效過濾大氣中氣溶膠、霧滴等干擾信號帶來的影響，最終輸出契合行業(yè)觀測規(guī)范要求的云高觀測結果，云境天合激光云高儀TH-YG1運行邏輯不依賴人工主觀判斷，可在各類復雜天氣條件下自動連續(xù)開展觀測，為各類專業(yè)場景提供穩(wěn)定合規(guī)的云高數據支撐。

一、產品概述

激光云高儀利用大氣中氣溶膠粒子對激光的米散射效應，探測15km以下低空大氣中的塵埃、云霧等氣溶膠粒子，為米散射激光雷達。與其它散射機制相比，米散射具有較大的散射面積，回波信號較大；大氣氣溶膠粒子大多處在較低的高度上，使之易于探測。其主要應用于機場、艦船、移動測量車及氣象臺站等對云底高、積分云量的測量。

二、工作原理

激光云高儀根據激光測距原理，發(fā)射器發(fā)射周期性的激光脈沖到大氣中，接收器接收云層和大氣的后向散射信號，處理器對接收信號進行處理，經反演運算，得到各高度大氣的消光系數，從而判斷云層并計算云底高度值。

三、設備組成

激光云高儀是以光電技術為核心的探測大氣的智能感知設備，由探測組件、光電轉換、數據采集和處理、邏輯控制、數據存儲、終端軟件、外殼組件等組成。原理組成見圖2。

探測組件：由框架、發(fā)射分組件和接收分組件組成?？蚣芴峁┲?；發(fā)射分組件實現激光的發(fā)射；接收分組件接收回波信號并經光電轉換將回波信號轉化為電信號；

數據采集和處理：由電路處理板在嵌入軟件控制下采集回波信號、進行數據處理、反演得到云高等信息；

邏輯控制：由電路處理板結合嵌入軟件完成時序邏輯控制，控制激光器、數據采集、信息傳輸等按照時序要求周期性工作；

數據存儲：由電路處理板結合嵌入軟件周期性按照預定方式儲存歷史數據；

外殼組件：為設備其他組件提供支撐和保護；

吹窗組件：由風扇和PTC加熱器件組成，完成防止窗口玻璃結露。上電即工作，持續(xù)吹熱風；

終端軟件：安裝在外部終端計算機中，通過RS485/RJ45接口與電路處理板實時通訊，主要完成命令和狀態(tài)檢測、數據解析、數據存儲、數據查詢、界面顯示等。

激光云高儀原理組成框圖如下：

四、技術指標

4.1主要功能

設備主要功能如下：

a)能夠測量顯示云底高度、云層厚度、大氣邊界層高度、天空模糊時輸出垂直能見度；

b)多層云測量功能：可測5層云，并測得每層云的云底高度、云厚及積分云量；

c)自檢功能：設備可自動檢測其內部主要部件的運行狀態(tài)或運行參數；

d)參數設置和掉電保護功能：能夠通過外部終端軟件進行參數設置，同時掉電后所設置的參數仍然能夠保存；

e)數據格式：符合《地面觀測氣象數據字典》中云高儀部分數據格式；

f)設備具備自清潔、自加熱等自動控制功能；

g)具有存儲3個月歷史數據功能。

4.2性能指標

a)云高測量范圍：15～15000m；

b)云高最小分辨力：5m；

c)可探測云層數：≥5層；

d)固定目標物距離測量誤差：≤5m。

4.3物理特性

a)外形尺寸（長×寬×高）：≤320*330*480mm；

b)重量：≤20kg。

4.4電氣性能

a)供電：AC220V（1±15%）、50Hz±2.5Hz；

b)功耗：≤100W。

4.5數據傳輸

a)接口類型:RJ45和RS485可選；

b)波特率:9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps可設；

c)數據更新周期:20s～120s連續(xù)可設。

4.6環(huán)境適應性

a)IP65防護等級

b)工作溫濕度

1)環(huán)境溫度：-45C～50C；

2)相對濕度：5%～100%。

c)貯存溫濕度

1)環(huán)境溫度：-55～60C；

2)相對濕度：5%～100%。

五、安裝注意事項

a)設備安裝應選擇開闊場地，周邊無明顯遮擋物；

b)為避免陽光直射造成窗口光學系統(tǒng)污染，應按照如下原則安裝設備：設備安裝在北半球，窗口指北，設備安裝在南半球，窗口指南；

c)按照設備尺寸制作合適的地基，建議尺寸不小于800*800mm。