本文關(guān)鍵詞：基于紅外前向散射能見(jiàn)度儀的研制

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【摘要】：能見(jiàn)度作是重要的氣象要素之一,它對(duì)人類(lèi)生活、生產(chǎn)、交通等都有著很大的影響,在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過(guò)程中,受到的影響更為明顯。近年來(lái),由于能見(jiàn)度低導(dǎo)致了眾多的交通事故的發(fā)生。隨著科技的發(fā)展,在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,各種形式的能見(jiàn)度自動(dòng)測(cè)量設(shè)備已被廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高,對(duì)能見(jiàn)度測(cè)量設(shè)備的需求量也在逐年增多。在多種方式的能見(jiàn)度測(cè)量設(shè)備中,前向散射式能見(jiàn)度儀以其良好的性?xún)r(jià)比,靈活的安裝方式,可靠的性能等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到客戶的青睞。本文以前向散射能見(jiàn)度儀為研究對(duì)象,詳細(xì)研究了前向散射式能見(jiàn)度儀器的相關(guān)技術(shù),研制了一臺(tái)基于前向散射式的能見(jiàn)度儀,此儀器將發(fā)射與接收探頭安裝在同一殼體一側(cè),發(fā)射與接收探頭與殼體成22度角,散射角45度。儀器整體外觀設(shè)計(jì)小巧,安裝方便靈活。本儀器的發(fā)射單元部分采用了自動(dòng)光功率控制電路設(shè)計(jì),通過(guò)采集發(fā)射光源光功率的變化,來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)光光源的電流,已達(dá)到發(fā)光光源輸出穩(wěn)定的目的。同時(shí)對(duì)發(fā)射光源進(jìn)行了調(diào)制,以減小背景光對(duì)信號(hào)的干擾。接收單元通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波,同時(shí)應(yīng)用相敏檢波的方法對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提取。通過(guò)設(shè)計(jì)的氣路系統(tǒng)有效的減小了灰塵對(duì)發(fā)射接收探頭的污染問(wèn)題,同時(shí)加裝了相應(yīng)過(guò)濾裝置以保證氣路中氣體的潔凈度。避免了對(duì)發(fā)射接收探頭的污染問(wèn)題。為了有效的避免強(qiáng)光干擾,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的遮光罩,通過(guò)遮光罩外形的設(shè)計(jì)以及遮光罩內(nèi)壁的處理達(dá)到了減小雜散光干擾的目的。儀器同時(shí)具有通訊與模擬量輸出的接口方式。對(duì)于溫度的影響通過(guò)擬合公式進(jìn)行了補(bǔ)償。編寫(xiě)了單片機(jī)程序以及上位機(jī)調(diào)試軟件。制作了原理樣機(jī),并且樣機(jī)在野外進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn),工作穩(wěn)定。目前儀器已經(jīng)產(chǎn)品化,進(jìn)行了小批量生產(chǎn)并形成了銷(xiāo)售。
【關(guān)鍵詞】：能見(jiàn)度 相敏檢測(cè) 前向散射 雜散光 微弱信號(hào)檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH765.83
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 前言8-11
• 1.1 研究本課題的意義和目標(biāo)8
• 1.2 國(guó)際上能見(jiàn)度儀的相關(guān)研究發(fā)展與成果8-10
• 1.3 本課題要做的主要工作10-11
• 第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)11-21
• 2.1 大氣的吸收與散射11-13
• 2.2 光的散射理論13-15
• 2.3 氣象光學(xué)視程與能見(jiàn)度15-16
• 2.4 公式的推導(dǎo)修正與標(biāo)定16
• 2.5 儀器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-18
• 2.6 發(fā)射接收探頭設(shè)計(jì)18
• 2.7 發(fā)射光源的分析與選取18-20
• 2.8 接收傳感器的選擇20-21
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21-39
• 3.1 電源單元模塊設(shè)計(jì)21-22
• 3.2 發(fā)射自動(dòng)光功率控制電路設(shè)計(jì)22-24
• 3.3 接收單元模塊設(shè)計(jì)24-33
• 3.3.1 光電轉(zhuǎn)換電路24-25
• 3.3.2 濾波電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.3.3 鎖相放大電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.3.4 相關(guān)檢測(cè)原理27-28
• 3.3.5 鎖相放大電路簡(jiǎn)介28-29
• 3.3.6 基于AD630鎖相放大電路29-32
• 3.3.7 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 控制單元模塊設(shè)計(jì)33-36
• 3.5 輸出單元模塊設(shè)計(jì)36-39
• 3.5.1 4-20ma輸出模塊36-37
• 3.5.2 RS485輸出設(shè)計(jì)37-39
• 第四章 c8051f040軟件設(shè)計(jì)流程39-45
• 4.1 主MCU程序流程設(shè)計(jì)39-43
• 4.1.1 設(shè)備初始化40
• 4.1.2 A/D數(shù)據(jù)采集40-43
• 4.1.3 數(shù)據(jù)處理43
• 4.2 從MCU相位調(diào)整程序設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)44-45
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析與干擾問(wèn)題45-49
• 5.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析45-47
• 5.1.1 誤差分析46-47
• 5.2 干擾問(wèn)題與解決47-49
• 5.2.1 抗干擾相應(yīng)措施47-49
• 第六章 全文總結(jié)與展望49-50
• 6.1 全文總結(jié)49
• 6.2 展望49-50
• 附錄150-56
• 附錄256-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62

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