关键词：FS11、Vaisala产品、对比浅析
原理浅析
现时天气现象传感器FS11是一种前向散射测量仪器。它包括测量单元（FSM102）、接口单元（FSI102）、一根有若干可选类型的立柱和连接电缆。FSM102发射机发送 连续的红外光脉冲，通过镜头将其聚集成一道窄光束。接收机镜头将PIN光电二极管散射光收集起来以进行检测。接收机将检测到的光亮级转换和抽样，并将其发送到测量CPU上以进行计算。
FD12 能见度仪是一个微处理器控制的前散射测量仪器。它发射红外光的脉冲，并检测空中粒子散射的光。测量接收脉冲的强度，并通过专门算法转化为气象光学能见度（MOR），这是基于Vaisala 的MITRAS 大气透射仪的广泛校准。
维萨拉大气透射仪LT31，作为MITRAS的升级产品，它在光发射机和光接收机之间直接测量大气透射。
作为Vaisala公司上一代产品的MITRAS大气透射仪与FD12能见度仪，已逐渐被各大民用机场所淘汰。而新的LT31与FS11作为替代者，显然，我们只需要分析好这两个新产品的差异以及它们相对之前老产品的改进，就能在这林林总总这么多能见度测量设备中，分辨出它们的异同。
机理的差异与改进
去过外场或者看到过Vaisala产品线的人都知道，能见度仪产品总体来说体积越来越精巧，这与高度集成化的电路设计和日益革新的材料应用密不可分。FS11与FD12，LT31与MITRAS，稍微懂行的人都能直观的分辨出哪一款是最新产品。而同为新产品的LT31与FS11，它们无论从体积还是占地面积，都能看出巨大的差异。FS11更为精致小巧的特点是一眼就能看出来的。看到这里，可能就会有人提出疑问，为什么Vaisala公司要同时推出两款能见度测量设备呢？当然，存在既有其合理性，由于测量原理的不同，LT31相对与FS11最大的优势就在于采样范围的巨大。其五十米的采样范围与FS11区区数十公分的采样范围相比，其抗干扰性及严谨性显然不在一个层次。之前，由于机场台站建设规范的限定，FS11及它的“前任”FD12只能最为能见度的备份测量设备。事实上，在民用航空领域，FS11已经完全可以胜任能见度测量工作。通过新规范的修订，FS11已大有替代LT31的趋势。
这里，也主要介绍下FS11拥有得到特性：FS11系统主要由三部分构成
1. 测量单元FSM102，包括测量CPU、光学部件、发射机、接收机以及带加热功能的防护罩。
2. 接口单元FSI102包括通信CPU、电源、可选配的调制解调器板和可选配的包含充电控制器的备用电池。
3. 易折安装立柱包括与基础或其他一些平面之间固定的机械紧固件，以及测量单元支架和接口单元外壳。
FSM102发射机和接收机光学装置以向下和向外的方式被永久地固定住，以防止灰尘、雪花和雨滴的进入。散射角为42度。接口单元外壳通常安装在支撑测量单元的立柱上。
FSM102发射机发送 连续的红外光脉冲，通过镜头将其聚集成一道窄光束。接收机镜头将PIN光电二极管散射光收集起来以进行检测。接收机将检测到的光亮级转换和抽样，并将其发送到测量CPU上以进行计算。
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可以说，FS11通过硬件上的改进，简化了设备部件，从而降低了成本与减少故障概率的发生。为提升测量精度提供了硬件上的保障。而在经过软件方面的优化之后，大大减轻了设备维护人员的工作强度，缩短了设备故障的处理时间，为航空飞行安全提供了有力的保障。
日常维护的优势
接触过上海浦东国际机场气象设备的机务员们都深有感触，两代能见度仪测量设备FD12与FS11，MITRAS与LT31；前向散射仪与大气透射仪，它们日常维护的工作量可以说是天差地别。FS11无论与前代旧产品还是同代的LT31相比，其维护的简便性都有着突出的优势。
MITRAS与FD12需要每周进行一次清洁维护，LT31与FS11只需每月进行一次。而LT31则需要额外进行更换风机过滤网及外壳拆装的工作。下面就对最简便的FS11的日常维护进行一个简单的介绍：
窗口和外罩的清洁只是定期维护任务的要求。FS11P 传感器可以对合理程度的窗口进行污染补偿，但当污染超过设定限制时，就必须进行清洁。
窗口和外罩务必至少每六个月或更短时间清洁一次，具体可依据现场条件而定（比如，临近公路）。对于机场环境而言，应该每三个月清洁一次。若状态消息中有“窗口污染（WINDOW CONTAMINATED）” 的警告，则应立即进行清洁。
清洁步骤如下：
1. 用一块不起毛的软布和异丙醇来擦拭窗口。注意不要划伤窗口表面。此时窗口应立刻变干，表明窗口加热正在起作用。借助手电筒来查看外罩内部，以确认窗口看起来已清洁。
2. 检查整个外罩和光学元件，确保无冷凝水和冰、雪附着。
3. 擦拭掉外罩内、外表面的灰尘。
4. 在对光学表面进行正确地清洁之后，检查状态消息中接收机和发射机的“窗口污染（WINDOW CONT）”值是否接近于零。也可随后通过远程（调制解调器）线路对此进行检查。
5. 若“窗口污染（WINDOW CONT）”值未接近于零，输入CALIBRATE WINDOW_CLEAN VISIBILITY_SENSOR命令。此命令无附加参数，它被用来为污染控制设定清洁参考。此命令还用来为背向散射测量设定参考。
而在需要每年进行两次的年度校准上，FS11也拥有者不可比拟的优势。在最早的MITRAS校准时，对天气条件有着极为严格的要求。需要晴空，能见度在10公里以上，风速要求小于五米每秒……那真是靠天吃饭的年代。新的LT31对气候要求有所下降，但和FS11相比，仍旧苛刻不少。FS11只需在能见度大于500米且无降水的条件下，即可进行校准。
通过FS11与其它能见度测量设备的日常维护及年度校准对比可以看到，FS11不仅在维护的工作量上大大降低，而且在维护难度上也更加方便新员工与初次接触此类设备的维护人员能够更好更快地掌握。
结束语：能见度仪通过测量并计算出来的RVR数值是机场各类用户最看重也是最重要的数值之一。更加精确的测量值为飞行安全提供了更宽泛的保证，并且在相同气象条件的情况下，为提高飞行流量提供了可能性。而对设备维护人员来说，简便的日常维护保养，也为日常工作起到了保证和促进作用。通过多方面的对比来看，FS11已经完全超越了上一代产品FD12与MITRAS。在和同代产品LT31的对比中，FS11也拥有着高效，易于维护的特性。这也印证了在上海浦东国际机场，FS11作为能见度测量设备，被越来越多应用于新跑道的安装，和老跑道设备的更新上，成为一个最佳的选择！
参考文献
[1] VAISALA，FS11 User Guide
[2] VAISALA，LT31 User Guide
[3] VAISALA，FD12 User Guide
论文作者:徐琳
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
标签：能见度论文; 测量论文; 设备论文; 接收机论文; 跑道论文; 窗口论文; 发射机论文; 《科技中国》2017年9期论文;