[科普中国]-CCD摄像能见度仪

简介

激光雷达结构上与后向散射仪相似。激光雷达发射激光脉冲，激光脉冲在大气中传输时，会因大气中的空气分子和气溶胶粒子而产生散射和吸收。通过接收和测量大气后向散射的光信号，便可以提取出不同距离处空气分子和气溶胶粒子光学参数的有关信息，进一步反演获取大气消光系数和大气水平能见度。激光雷达不仅能测量水平能见度，而且也能测量倾斜能见度和垂直能见度。1

原理通常大气在水平方向上是比较均匀的，因此水平方向上测量的激光雷达方程可写为：

式中，P(R)是激光雷达接收到来自距离R处的大气后向散射回波功率，C是激光雷达系统常数，β是大气水平体积后向散射系数，σ是大气水平消光系数。对上式两边取对数并对距离R求导得：

由于已假定大气水平均匀，因此，对ln[P(R)R2]和R进行最小二乘法线性拟合，拟合直线斜率的一半则是激光雷达工作波长(如532 nm)处大气的水平消光系数σ，它包含来自大气中气溶胶粒子和空气分子的共同贡献，此即所谓确定大气消光系数σ的斜率法。1

确定激光雷达测量的实际回波信号中包含天空背景辐射和各种电子仪器的本底热噪声，因此在大气水平能见度数据处理前必须进行背景信号的扣除。1

应用由于激光雷达能见度仪发射器光源采用激光，使得仪器结构复杂，成本相应增高，其业务使用受到一定的限制。多年来，许多国家都在尝试将激光雷达式能见度仪改进为实用型仪器。2009年，由安徽循环经济技术工程院依托中科院安徽光机所研制的激光雷达能见度监测范围可达50～5000 m，可实现每1～10分钟输出一组能见度值，并且可与高速公路现有的通信系统实现无线和有线方式互联互通，从而达到能见度的实时监测、预警。1

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学