[发明专利]一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪

说明书

本发明提供了一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪，该方法包括；激光雨滴谱仪在测量下落粒子的直径时，激光接收端会检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度，从而根据基准激光强度计算下落粒子的直径。可见，在计算下落粒子的直径时，能够根据N个激光强度采样值动态地计算基准激光强度，并且N的个数根据当前环境的透射率进行设置，即实现了根据环境因素适应性地调整激光基准强度，减少了环境干扰对测量误差的影响，提高了测量准确度。

技术领域

本发明涉及光学设备领域，尤其是涉及一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪。

背景技术

激光雨滴谱仪(也有称为降水现象仪)用于利用激光技术，对雨滴、雪花或者冰雹等下落粒子的直径进行测量，而下落粒子的直径对降水量等参数的计算具有重要意义。

一种常见的激光雨滴谱仪包括激光发射端和激光接收端，并且利用激光强度的突变量测量下落粒子的直径，具体的测量过程包括：激光发射端发射平行激光，在激光发射端和激光接收端之间形成测量区域，当下落粒子经过测量区域时会对平行激光造成遮挡，使得激光接收端接收到的激光产生激光强度的突变，激光接收端根据激光强度的突变量与下落粒子的直径之间的正比例关系，计算出下落粒子的直径。

然而，上述激光雨滴谱仪在受到环境干扰时，例如受到空气中的水雾的影响，或者雨水落到激光发射端的和激光接收端的玻璃窗口时，都会使得测量误差较大，进而导致降水量等参数的测量误差也比较大。

针对上述技术问题，目前的激光雨滴谱仪都是通过提高激光发射端发射的激光强度，从而降低环境干扰对测量误差的影响。然而，这种方式对测量误差的改善比较有限，测量准确度较低。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪，以实现在测量雨滴、雪花或者冰雹等下落粒子时能够较大程度地减少测量误差，提高测量准确度。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：

本发明提供了一种下落粒子的直径测量方法，用于激光雨滴谱仪中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端与所述激光接收端之间形成测量区域；所述方法包括：

所述激光发射端发射平行激光；

所述激光接收端接收所述激光发射端发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

所述激光接收端实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径。

在一些可能的实施方式中，根据当前环境的透射率设置N包括：

根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

在一些可能的实施方式中，所述基准激光强度为：

其中，P_b为所述基准激光强度，P_{i_pmax}为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log₂N。

在一些可能的实施方式中，m的取值区间为3至7的任一整数。

在一些可能的实施方式中，根据所述差值计算下落粒子的直径包括：

根据所述差值以及分段修正函数计算修正后的下落粒子的直径。