[发明专利]一种基于大气细粒子谱仪的能见度测量方法

摘要

本发明公开了一种基于大气细粒子谱仪的能见度测量方法，从大气中细粒子谱分布的角度上直接对大气能见度进行解析，根据大气细粒子谱仪测量的粒径分布与粒子数浓度，通过分析不同粒径粒子对可见光的总体消光贡献，得到大气能见度。本发明方法不仅简单，仅需大气细粒子谱仪便可实现大气细粒子粒径分布、粒子数浓度分布、大气能见度以及不同粒径粒子对大气能见度的贡献率及分布测量，测量结果客观、准确、可靠，测量过程不受天气条件（雨、雾、霾、沙尘等）的影响，也不需要目标及背景参考物作为参考，仪器安装、维护均在室内进行，易于操作。

主权项

1.一种基于大气细粒子谱仪的能见度测量方法，其特征在于：采用大气细粒子谱仪，利用大气细粒子谱仪对大气进行测量，得到大气中颗粒物的粒径分布与粒子数浓度分布；根据Mie散射理论，以及大气细粒子谱仪测量得到的大气中颗粒物的粒径分布与粒子数浓度分布信息，假设大气中的颗粒物为球形粒子，利用公式求出大气粒子消光效率因子Q_ext，对于给定波长λ，粒子总的消光系数可由公式求出，式中，α＝πD/λ，D为粒子直径，λ为入射光波长，m为粒子的复折射率，a_m与b_m为Mie系数，Θ_ext＝πD²Q_ext/4为根据测得的大气中颗粒物的粒径分布与粒子数浓度分布，由Mie散射理论求出的粒子消光截面，N(D)为大气细粒子谱仪测量得到的粒子的尺度谱分布，即粒子的粒径分布与粒子数浓度分布；为了使计算所得到的能见度与实际观测到的能见度一致，选择波长范围为400-700nm的可见光，代入粒子总的消光系数的计算公式得到可表示大气中所有粒径的粒子对400-700nm波长范围内可见光消光贡献总和的消光系数σ_Tol，代入后得到的消光系数σ_Tol可表示为：σTol=∫λ=400700σ(λ)dλ=∫0∞∫λ=400700Θext(λ)N(D)dλdD=Σ0∞σ(ΔD);]]>根据Koschmieder定律，能见度V由公式V＝-lnε/σ计算求得，式中σ为消光系数，ε为视觉对比阈值，ε一般取0.02～0.05，将所述消光系数σ_Tol代入能见度V的计算公式后得到新的计算公式式中C＝-lnε为一常数，对公式进行计算即可得到大气能见度。