民航华东地区空中交通管理局气象中心 中国上海 200335
摘要：介绍能见度的自动观测技术，并通过介绍PWD22型能见度计，阐述能见度计的原理、种类和安装使用方法以及注意事项。
关键词：PWD22；能见度fs11
1能见度自动观测仪器的分类
能见度测量仪器是随着其理论和光学、电子及计算机技术的不断进步而逐渐发展。一般分为三大类，透射型测量仪器；散射型测量仪器；激光雷达测量仪器。
从实用化的水平来看，透射型和散射型仪器代表着当今能见度测量仪器的两个不同发展方向和不同应用领域，它们已是精密、准确、稳定的光电式气象仪器。随着各单元技术的发展，它们的可靠性将进一步提高，数据传输方式将得到改善，并与其它气象仪器组成测量系统。目前，前向散射仪使用得最多的是使用的是芬兰VAISALA公司的PWD22型能见度计，它既独立又依附于前向散射仪FS11（P）之上既用于FS11能见度的辅助测量，又能提供FS11不能提供的各种天气现象。下面详细介绍PWD22型能见度仪的原理、安装使用及注意事项。
2 PWD22能见度仪的性能和技术指标
芬兰VAISALA公司生产的PWD22能见度仪也称为现时天气现象传感器，它的特点是可以精准测量能见度，高度集成，重量轻且易于安装。PWD22不仅可以测量水平能见度，而且能识别影响能见度的天气类型，如雾、轻雾、霾等，还可以探测7种不同的降水类型：雨，冻雨，毛毛雨，冻毛毛雨，雨夹雪，雪，冰雹。
PWD22型能见度仪是前向散射能见度计，主要由发射端、接收端、PT100温度传感器和机架等部分组成，采用可见光源的前向散射体制、交叉光路结构。发射器发出的875nm近红外光照射到采样体，经过采样体内的大气粒子散射，位于发射器和接收器同一平面的固定散射角为45o的散射光束照射到光电探测器上，进而测量到散射光的强度，得到的光学信号被转化为频率的形式，已经过校准的转换方程将不同的频率值计算。发射器和接收器同一平面的固定散射角为45o的散射光束照射到光电探测器上，进而测量到散射光的强度，得到的光学信号被转化为频率的形式，已经过校准的转换方程将不同的频率值计算为气象光学视程（MOR），并通过信号电缆传送至数据采集器或计算机进行输出和显示。
3能见度计的安装使用及注意事项
PWD22能见度仪安装在气象观测站旁边的一块空地上，把仪器固定在需要的高度，用U型螺栓穿过固定板上面的孔，使用螺母和垫圈固紧。在进行能见度场地选择的时候，注意考虑以下几个方面：
（1）仪器安放的位置能代表周围的天气状况。
（2）没有影响光学测量的障碍物和反射表面没有明显的污染源。
（3）接收机和发射机的光学部件不能指向强光源，建议在北半球将接收机指向北，南半球指向南。
（4）100m内没有大的建筑物和其它产生热和阻碍降水的物体，树的阴影也应避免。
（5）必须有可利用的电源和通讯线路。
使用该能见度计前，建议进行一次快速启动程序，步骤如下：
（1）通过串口将终端连接到传感器上，设置
终端的波特速率为9600bit/s
数据框架包括：7?data?bit，1?stop?bit，even?parit；
（2）启动后输出：VAISALA?pwd22v?2.XX?19YY-MM-DD?SN（如果设置，ID也应包含在内）；
（3）等候1分钟，然后用命令OPEN进入命令状态。用STA命令检查，检测没有硬件故障或警告；
（4）键入CLOSE进入自动信息状态，确认在显示屏上每15秒出现一条信息。
在进行完物理连接后可以在PWD22软件中配置通讯细节，合适的通讯设置取决于整个系统的执行情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按缺省设置，传感器每15秒通过串口传送一条新的ASCII数据信息，用户可以改变数据间隔和类型，主要缺省设置：传感器可以在被查询状态下使用，另外，串口的波特率可以更改为一个更高的值，数据框架为7?data?bits，even?parity，one?stop?bit。
PWD22能见度仪在正常操作下一般不需要用户干预，操作员命令只在初始设置和周期性维护时使用，在故障检测时也使用一些命令。
4 PWD22能见度仪的校准与维护
4.1能见度计的校准
PWD22能见度仪在出厂时已经校准，一般来说只要没有更换电路板或没有警告或鸣警是不需要重新校准的，电路板不需要硬件校准。建议每6个月进行一次周期性检测，如果检测显示变动小于±3%，则不需要重新校准，因为变动在校准程序的重复性范围内。
用校准工具检查和调整校准。套件由一个整流板和两个已知散射特性的不透明玻璃板组成。在程序中使用CHEC和CAL命令。
校准程序检查两个点：零散射信号和一个非常高的散射信号。使用整流板获得零信号，使用不透明玻璃板获得高信号。当校准能见度测量时，能见度应大于
500m。在大雨或强日光下不建议进行校准。当在降水情况下使用校准仪时，误差将与雨滴覆盖的散射板的面积成正比，确保和整个面积相比，雨滴覆盖的散射板的面积可以忽略不计。照在校准仪上的强日光会提高散射测量中的噪音值，并使CHEC命令输出稳定性差。如果需要在强日光下进行校准，建议旋转横杆，使在校准仪板上的日光强度最低（使板与光线平行）。
在校准检查程序前先清洁透镜，同时检查不透明玻璃板的状况（有必要可清洁一下）。校准检查程序如下：
（1）为了阻挡光路，将小挡板放置在接收头或发射头内。
（2）等候30秒
（3）给出CHEC命令，最少等待2分钟。信号值必须在±0.1Hz之间。否则，可能硬件有故障，检查接头。
（4）移开挡板，按ESC键终止CHEC命令。
（5）将不透明玻璃板固定在连接杆上。写有信号值的标签应朝向外面。注意板上写的信号值。
（6）将校准仪安装到夹子，固定杆头。将连接杆抬高或降低，来调整校准板的位置。发射机和接收机应该指向玻璃板的中心。在正确的位置上，玻璃板的上边缘应与接收机和发射机的镜盖端在同一水平面上，紧固夹子的螺栓。
（7）从光学通道移开，等候30秒。
（8）给出CHEC命令。
（9）两分钟后读取显示的信号。
（10）信号值必须与板上印刷的值接近。如果误差小于3%，校准是正确的。如果不是这样，则继续校准程序。
（11）按ESC键终止CHEC命令。
4.2 能见度仪的维护
（1）定期检查仪器上的灰尘、蛛网、鸟窝或者其他阻挡物。建议每6个月清洁一次，或者根据实际情况增加次数。清洁时应该在收到警告“BACKSCATTER INCREASED”时进行，用不起毛的软布和酒精擦拭透镜，正确清洁光学表面后给出“CLEAN”命令。
（2）更换原件必须在断电的情况下由专业人员进行，要注意元件位置是否正确，带装电缆是否正确接到光学元件上。
5结束语
能见度是气象观测中很重要的一个要素，但是长期依赖人眼，不能够实现连续和准确的观测，使用能见度仪可以实时准确地完成自动观测功能，并且能够提供及时的报警信息和相关的解决方案，可以为机场跑道能见度观测，其所提供的能见度服务也能够在预防危险，避免事故方面起到很重要的作用。
参考文献:
[1]VAISALA.VISIBILITY METER FD12 USER’S GUIDE[M].1997：5-41
[2]束炯.PWD22能见度仪检测上海市水平能见度的试验研究[J].环境监测管理与技术.2010,（2）：24-26.
论文作者:徐琳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/27
标签：能见度论文; 信号论文; 玻璃板论文; 命令论文; 光学论文; 测量论文; 日光论文; 《防护工程》2018年第5期论文;