本实用新型专利技术提出了一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置，包括沿X向相对设置的第一探测仪和第四探测仪、沿Y向相对设置第二探测仪和第三探测仪；第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的外端围成一外圈，内端围成一内圈；第一探测仪包括用于感知风速大小的压电模块和红外线发射模块；第四探测仪包括感知风速大小的压电模块和红外线接收模块；第四探测仪的红外线接收模块接收第一探测仪的红外线发射模块发出的红外线；第三探测仪的红外线接收模块接收第二探测仪的红外线发射模块发出的红外线；第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的压电模块均朝向外圈设置。本实用新型专利技术可探测吹雪的速度和能见度。本实用新型专利技术可探测吹雪的速度和能见度。本实用新型专利技术可探测吹雪的速度和能见度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置
[0001]本技术属于气象探测仪器领域，涉及一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置。
技术介绍
[0002]吹雪是由强风将地面积雪卷起，而引起能见度降低的一种天气现象。在冬季，吹雪引起的能见度降低影响着飞机的起降、汽车行驶，甚至产生严重的交通隐患。吹雪对能见度的影响极为复杂，不仅与地面的积雪厚度有关，还与积雪的含水量、风向风速、地形有关。因此，研制一种可以实现同时观测吹雪强度与能见度的探测仪具有重要意义。
[0003]目前，气象观测中以测量降雪的雪深、雪压为主，其风速以及其对能见度的影响仅用于科学研究，且国内的观测结果较少。然而对于中国北方山区、以及东北部的大风区，即使降雪量较少，由大风和直径较小的雪粒子引起的能见度降低现象，以及降雪在空间上的迁移对局地降水量的影响，都是气象领域关心的问题。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置，基于不同运动速度和方向的吹雪对于弹性金属膜片的压力不同，以及不同强度降水粒子对于红外光的消光程度不同的原理，用于专门探测吹雪的速度和能见度。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置，包括：沿X向相对设置的第一探测仪和第四探测仪、沿Y向相对设置第二探测仪和第三探测仪；所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪依次设置且位于同一平面内；所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的外端围成一外圈，所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的内端围成一内圈；
[0006]所述第一探测仪和第二探测仪的结构相同，所述第三探测仪和第四探测仪的结构相同；
[0007]所述第一探测仪包括用于感知风速大小的压电模块和红外线发射模块；所述第四探测仪包括感知风速大小的压电模块和红外线接收模块；第四探测仪的红外线接收模块接收所述第一探测仪的红外线发射模块发出的红外线；第三探测仪的红外线接收模块接收所述第二探测仪的红外线发射模块发出的红外线；
[0008]所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的压电模块均朝向所述外圈设置；所述第一探测仪的红外线发射模块、第二探测仪的红外线发射模块、第四探测仪的红外线接收模块和第三探测仪的红外线接收模块均朝向所述内圈设置。
[0009]优选地，所述第一探测仪包括一筒体，所述第一探测仪的压电模块和红外线发射模块均设置于所述筒体内；
[0010]所述第一探测仪的压电模块包括一固定于筒体内的压电支撑板，所述压电支撑板
上固定若干压电陶瓷柱，所有所述压电陶瓷柱的感应端均固定于同一弹性金属薄膜的一侧面上，所述弹性金属薄膜的另一侧面伸出所述筒体并朝向所述外圈设置；所有所述压电陶瓷柱均与一测量电路模块连接；
[0011]雪粒击打造成所述弹性金属薄膜产生形变，所述压电陶瓷柱用于检测压力变化并产生相应信号，所述测量电路模块将压电陶瓷柱产生的信号转化为数字信号。
[0012]优选地，所述第一探测仪还包括一供电模块，所述供电模块与所述测量电路模块连接。
[0013]优选地，所述第一探测仪的红外线发射模块包括：
[0014]光学支撑板，固定于所述第一探测仪的筒体；
[0015]通光管，固定于所述光学支撑板并沿第一探测仪的筒体轴向设置，所述通光管的内壁上卡设一柱面凸透镜；
[0016]所述通光管朝向外圈的一端卡设一红外线单元，所述红外线单元与第一探测仪的供电模块连接；所述红外线单元为一近红外点光源，所述通光管朝向内圈的一端安装一光学窗口。
[0017]优选地，所述第四探测仪的红外线接收模块与第一探测仪的红外线发射模块的结构相同，所述第四探测仪的红外线单元为一红外线阵探测器。
[0018]优选地，所述第四探测仪的压电模块与第一探测仪的压电模块，结构相同。
[0019]优选地，所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的外壁均各自固定于一仪器支架，所有所述仪器支架均固定于同一仪器支撑架。
[0020]与现有技术相比，本技术的优点为：
[0021]1）基于压电和光学技术，通过测量雪粒子引起的压电陶瓷电压的变化来估算吹雪强度（风速大小），同时通过测量吹雪引起的消光强度得出吹雪的能见度，实现吹雪现象多参数的一体化同步观测。
[0022]2）采用了多个微型传感器（探测仪）的集合，使得体积紧凑、易于安装，同时功耗很低，可外接光伏电池等非连续供电设备，安装在天气条件较为恶劣的北方山区、风雪较大地区。
[0023]3）能够实现吹雪以及气象多参数的连续实时综合观测，效率高，对科学研究及气象业务应用均能起到推动作用。
附图说明
[0024]图1为本技术一实施例的基于压电和光学技术的吹雪探测装置的结构图；
[0025]图2为图1中第一探测仪的剖视图；
[0026]图3为图1中第四探测仪的剖视图；
[0027]图4为吹雪探测装置采样区域示意图。
[0028]其中，1
‑
第一探测仪，2
‑
第二探测仪，3
‑
第三探测仪，4
‑
第四探测仪，5
‑
仪器支架，6
‑
仪器支撑架，7
‑
底座，8
‑
弹性金属薄膜，9
‑
压电陶瓷柱，10
‑
压电支撑板，11
‑
测量电路模块，12
‑
供电模块，13
‑
筒体，14
‑
近红外点光源，15
‑
柱面凸透镜，16
‑
光学支撑板，17
‑
通光管，18
‑
出射光线，19
‑
光学窗口，20
‑
红外线阵探测器，21
‑
入射光线，22
‑
采样区域，23
‑
风向。
具体实施方式
[0029]下面将结合示意图对本技术进行更详细的描述，其中表示了本技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本技术，而仍然实现本技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本技术的限制。
[0030]如图1~4，一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置，包括：沿X向相对设置的第一探测仪1和第四探测仪4、沿Y向相对设置第二探测仪2和第三探测仪3。第一探测仪1、第二探测仪2、第四探测仪4和第三探测仪3依次设置且位于同一平面内；第一探测仪1、第二探测仪2、第四探测仪4和第三探测仪3的外端围成一外圈，第一探测仪1、第二探测仪2、第四探测仪4和第三探测仪3的内端围成一内圈。
[0031]在本实施例中，第一探测仪1、第二探测仪2、第四探测仪4和第三探测仪3的外壁均各自固本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压电和光学技术的吹雪探测装置，其特征在于，包括：沿X向相对设置的第一探测仪和第四探测仪、沿Y向相对设置第二探测仪和第三探测仪；所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪依次设置且位于同一平面内；所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的外端围成一外圈，所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的内端围成一内圈；所述第一探测仪和第二探测仪的结构相同，所述第三探测仪和第四探测仪的结构相同；所述第一探测仪包括用于感知风速大小的压电模块和红外线发射模块；所述第四探测仪包括感知风速大小的压电模块和红外线接收模块；第四探测仪的红外线接收模块接收所述第一探测仪的红外线发射模块发出的红外线；第三探测仪的红外线接收模块接收所述第二探测仪的红外线发射模块发出的红外线；所述第一探测仪、第二探测仪、第四探测仪和第三探测仪的压电模块均朝向所述外圈设置；所述第一探测仪的红外线发射模块、第二探测仪的红外线发射模块、第四探测仪的红外线接收模块和第三探测仪的红外线接收模块均朝向所述内圈设置。2.据权利要求1所述的基于压电和光学技术的吹雪探测装置，其特征在于，所述第一探测仪包括一筒体，所述第一探测仪的压电模块和红外线发射模块均设置于所述筒体内；所述第一探测仪的压电模块包括一固定于筒体内的压电支撑板，所述压电支撑板上固定若干压电陶瓷柱，所有所述压电陶瓷柱的感应端均固定于同一弹性金属薄膜的一侧面上，所述弹性金属薄膜的另一侧面伸出所述筒体并朝向...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗佳璇，郜海阳，寇蕾蕾，王震，卜令兵，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：
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