一種適用於機場能見度測量的亮度計的製作方法

2023-05-27 19:36:11 1

專利名稱：一種適用於機場能見度測量的亮度計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用於機場能見度測量的亮度計，屬於亮度檢測技術領域。
背景技術：
機場跑道視程(RVR)系統是自動氣象觀測系統提供的一項重要數據，也是機場運行標準的一個重要參數，對保障飛行安全起著重要的作用。計算RVR是一個複雜的過程，但是計算RVR需要的關鍵參數有能見度數據、背景光亮度數據和跑道燈光設置等，這裡的背景光亮度數據就需要專門的亮度計來提供。目前，現有的大部分亮度計構造是由成像鏡頭、光電探測器、高精度I/V變換單元、高精度A/D變換單元、處理控制單元和數據顯示單元組成。外界的被測光通過成像鏡頭聚焦到光電探測器上；光電探測器一般都是輸出一個電流量；經過ΙΛ變換後轉換為一個電壓量；再經過A/D變換將這個模擬量轉換為數字量；處理控制單元採集此數據，再通過顯示單元顯示給用戶。但是，此結構不適用於室外連續工作環境，高精度的I/V變換和A/D變換元器件受溫度影響波動較大，嚴重影響最後的測量精度。

實用新型內容為了克服現有亮度計測量精度低、穩定性差的問題，本實用新型提供一種適用於機場能見度測量的亮度計，不僅能消除外界溫度對測試結果的影響，而且測量裝置在室外惡劣環境也可以穩定運行。本實用新型解決技術問題所採用的技術方案如下一種適用於機場能見度測量的亮度計，包括第一高透過率玻璃、第一加熱絲、成像透鏡、濾光片、保溫層、光電探測器、模擬電路採集板、對外通信連接器、外層外殼、內層外殼、第二加熱絲、第二高透過率玻璃和數字電路採集板；其特徵在於，第一高透過率玻璃和第二高透過率玻璃固定在內層外殼的光線入口處，第一加熱絲位於第一高透過率玻璃和第二高透過率玻璃之間；成像透鏡、濾光片和光電探測器位於內層外殼內，並依次排列於第二高透過率玻璃的後面，且第一高透過率玻璃、第二高透過率玻璃、成像透鏡、濾光片和光電探測器的中心點在同一直線上；模擬電路採集板和數字電路採集板採用疊加的方式安裝在內層外殼內，且與光電探測器連接；第二加熱絲安裝於模擬電路採集板的側面；保溫層固定在外層外殼和內層外殼之間，對外通信連接器固定在外層外殼的外部。本實用新型的工作原理是外界環境光通過高透過率玻璃、成像透鏡和濾光片成像於光電探測器上。模擬電路採集板實現I/V變換和V/F變換，將光電探測器輸出的電流信號首先轉換成電壓信號，再將此電壓信號轉換為頻率信號輸出。數字電路採集板上的頻率計數邏輯模塊主要實現對頻率的計數邏輯，單片機採集此計數值，並計算處理輸出瞬時值、 1分鐘平均值和10分鐘平均值，可選擇使用調製解調方式、RS232方式或者RS485方式把數據傳輸到PC機保存和處理。本實用新型的有益效果是使用V/F變換代替傳統的A/D變換，用一個簡單的閉環控制溫度，再加一個雙層保溫結構，使得本實用新型具有測量效率高、測量誤差小、數據記錄和處理方便的優點。

圖1是本實用新型適用於機場能見度測量的亮度計的結構示意圖。圖中1、第一高透過率玻璃，2、第一加熱絲，3、成像透鏡，4、濾光片，5、保溫層，6、 光電探測器，7、模擬電路採集板，8、對外通信連接器，9、外層外殼，10、內層外殼，11、第二加熱絲，12、第二高透過率玻璃，13、數字電路採集板。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型適用於機場能見度測量的亮度計包括第一高透過率玻璃1、第一加熱絲2、成像透鏡3、濾光片4、保溫層5、光電探測器6、模擬電路採集板7、對外通信連接器8、外層外殼9、內層外殼10、第二加熱絲11、第二高透過率玻璃12和數字電路採集板13 ；第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12固定在內層外殼10的光線入口處， 第一加熱絲2位於第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12之間；成像透鏡3、濾光片 4和光電探測器6位於內層外殼10內，並依次排列於第二高透過率玻璃12的後面，且第一高透過率玻璃1、第二高透過率玻璃12、成像透鏡3、濾光片4和光電探測器6的中心點在同一直線上；模擬電路採集板7和數字電路採集板13採用疊加的方式安裝在內層外殼10內， 且與光電探測器6連接；第二加熱絲11安裝於模擬電路採集板7的側面；保溫層5固定在外層外殼9和內層外殼10之間，對外通信連接器8固定在外層外殼9的外部。上述第一高透過率玻璃1和第二高透過率玻璃12均為K9玻璃；所述保溫層5為 EVA海綿層；所述光電探測器6為矽光電池。外界環境光通過第一高透過率玻璃1、第二高透過率玻璃12、成像透鏡3、濾光片4 成像於光電探測器6上。第一加熱絲2主要是為了防止第一高透過率玻璃1凝霜和結露； 第二加熱絲11使用耐高溫橡膠墊抬高，用於加熱設備內部的空氣。數字電路採集板13上設有溫度傳感器晶片，實時採集設備內部的溫度。單片機通過採集到的溫度值判斷當前溫度是否超過設定閾值，噹噹前溫度小於設定閾值時，單片機控制第一加熱絲2和第二加熱絲11工作；噹噹前溫度大於設定閾值時，單片機控制第一加熱絲2和第二加熱絲11停止；在設備內部實現一個溫度恆定的閉環控制。本實用新型將亮度計的外殼設計成雙層結構，在兩層中間填充EVA海綿保溫材料，使設備內部處於一個比較恆定的溫度環境。模擬電路採集板7上首先使用OPAl IlSM完成I/V變換，使用AD650SD完成高精度的V/F變換，電壓頻率轉換電路設計為單極性輸入，主要考慮4個元器件的參數及性能，即輸入電阻I IN、邏輯電平輸出上拉電阻Rtj、積分電容Cint和單穩態定時電容Cre，這裡Rin使用精密電位器調節，R0選用IΩ，Cint和Cqs使用NPO電容，容值分別選用620pF和680pF。數字電路採集板13上首先是頻率計數邏輯模塊，實現頻率的計數，計數原理是先對輸入的頻率信號20分頻，再讓這個20分頻後的信號與上一個IOMHz的信號，統計每一組 IOMHz信號通過的個數，用此方法來推算頻率值。由整個測量系統的線性度，可以推算出亮
4度與輸出頻率也是成線性的。使用線性公式B = aF+b來計算，標定時需要確定a和b的值。標定時我們選用兩個點進行標定，例如選擇一點，標準器測得亮度值為Bi，本系統測得輸出頻率值為Fl ；選擇另一點亮度值為B2，本系統測得輸出頻率值為F2，代入線性方程求解得
B2 — Bi Ο — Λa = ——— 』b=xF2-B2 ο
F2-FI F2-FI系統運行時單片機每一秒鐘採集一次頻率量，通過上面的公式計算出當前的每一秒瞬時亮度值，採用滑動方式連續取60次每一秒瞬時值，計算60次的平均值作為1分鐘的平均值，再採用滑動方式連續取10次1分鐘的平均值，作為10分鐘的平均值。遠程使用調製解調方式、RS232方式或者RS485方式發送命令來讀取1秒瞬時亮度值、1分鐘平均亮度值和10分鐘平均亮度值。
權利要求1.一種適用於機場能見度測量的亮度計，包括第一高透過率玻璃(1)、第一加熱絲 (2)、成像透鏡C3)、濾光片(4)、保溫層( 、光電探測器(6)、模擬電路採集板(7)、對外通信連接器(8)、外層外殼(9)、內層外殼(10)、第二加熱絲(11)、第二高透過率玻璃(12)和數字電路採集板(13)；其特徵在於，第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(12)固定在內層外殼(10)的光線入口處，第一加熱絲( 位於第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(12)之間；成像透鏡(3)、濾光片(4)和光電探測器(6)位於內層外殼(10)內，並依次排列於第二高透過率玻璃(1 的後面，且第一高透過率玻璃(1)、第二高透過率玻璃(12)、 成像透鏡(3)、濾光片⑷和光電探測器(6)的中心點在同一直線上；模擬電路採集板(7) 和數字電路採集板(1 採用疊加的方式安裝在內層外殼(10)內，且與光電探測器(6)連接；第二加熱絲(11)安裝於模擬電路採集板(7)的側面；保溫層(5)固定在外層外殼(9) 和內層外殼(10)之間，對外通信連接器(8)固定在外層外殼(9)的外部。
2.如權利要求1所述的一種適用於機場能見度測量的亮度計，其特徵在於，所述第一高透過率玻璃(1)和第二高透過率玻璃(1 均為K9玻璃。
3.如權利要求1所述的一種適用於機場能見度測量的亮度計，其特徵在於，所述保溫層(5)為EVA海綿層。
4.如權利要求1所述的一種適用於機場能見度測量的亮度計，其特徵在於，所述光電探測器(6)為矽光電池。
專利摘要一種適用於機場能見度測量的亮度計屬於亮度檢測技術領域，該亮度計包括高透過率玻璃、加熱絲、成像透鏡、濾光片、光電探測器、模擬和數字電路採集板、帶有保溫層的雙層外殼；外界環境光通過高透過率玻璃、成像透鏡和濾光片成像於光電探測器上，光電探測器將輸出的電流信號首先轉換成電壓信號，再將此電壓信號轉換為頻率信號輸出，頻率計數邏輯模塊完成對頻率的計數邏輯，單片機採集此計數，並計算處理輸出瞬時值亮度、1分鐘平均亮度值和10分鐘平均亮度值，可遠程選擇使用調製解調方式、RS232或RS485方式把數據傳輸到PC機保存和處理，並且設備內部能夠實現溫度的恆溫控制。本實用新型檢測效率高，誤差小，數據記錄和處理方便。
文檔編號G01J1/04GK202177449SQ201120304458
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者熊偉, 王春波, 王韜 申請人:長春希邁氣象科技股份有限公司