XF-CQ10能见度传感器

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   XF-CQ10能见度传感器是一种通过光学手段，测量地面大气的能见度（气象光学距离）数据的气象观测设备。设备可以实时监测安装区域的能见度条件，能见度测量数据在交通运输、航空、航海、军事活动、大气污染和大气物理研究中应用广泛。

  1.1原理介绍

  　大气能见度是指视力正常的人能从背景（天空或地面）中识别出具有一定大小的目标物的最大距离，又称气象视程。

按观测者与目标物所在高度和相对位置，大气能见度可分为水平能见度、斜视能见度和垂直能见度。气象观测中的能见度一般指水平能见度，即水平方向上的有效能见度（所谓有效能见度是指四周视野中一半以上范围都能看到的最大水平距离）。如无特殊说明，本手册所指的能见度均为此定义下的水平方向上的有效能见度。

根据气象光学视程的定义

MOR＝ln（0.05）/δ

其中 δ 为消光系数。

   大气消光系数主要受空气中固体小颗粒、气溶胶粒子和其他大气分子的影响。光的传播过程中，光波被上述物体吸收或散射，造成光的辐射衰减。我们主要利用散射带来的影响计算光在大气中的衰减系数，从而推导出大气能见度。大气散射是指，光线在空气中传播时，由于固体小颗粒、气溶胶粒子等对光的影响，光的传播方向发生改变，并以一定的规律辐射到不同方向，这种散射现象与大气中的散射粒子半径和光线波长是比例关系的。依据不同关系，散射又分为MIE散射和瑞利散射。依据MIE散射的理论研究，大气中的散射粒子光的吸收部分对光衰减系数的影响可以忽略不计。MIE散射是我们研究能见度测量时的主要研究对象。

依据上述理论，我们的能见度传感器选择了前向散射原理，散射角35-50°，测量光谱选定的中心波长为850nm。

 

1.2硬件结构

能见度传感器是一个独立的设备，可通过设备自带的安装配件安装到合适的立杆上。设备基本由光学发射器、光学接收器，内置加热组件和控制处理单元四部分组成。

1.3产品尺寸

重量: ＜10kg

 1.4电气参数

工作电压 DC12V～24V

整机功耗 非加热 ≤2W

加热 ≤6W

输出信号形式 RS485标准modbus协议

测量范围 10m-10km

测量精度 ≤2km ±2%；

2km~10km ±5%

数据更新间隔 15s/60s

 

1.5环境要求

工作温度 -40－60℃

工作湿度 0-100%RH

储存温度 -50－85℃

 

二、测试和安装

2.1电缆接口定义

 

485输出颜色定义

红色 电源正极

黑色 电源负极

黄色 A

蓝色 B

 

2.2安装位置

能见度传感器是光学原理测量，易受环境干扰，选择合适的，有代表性的区域进行安装对数据的准确性至关重要。选取位置时，应注意以下原则：

  1) 选取位置的状况应能代表周围的天气状况，应远离高大的建筑物（距离不小于100m），安装点附近不宜有植物遮挡。

  2) 选取的地点应该没有影响光学测量的障碍物和反射表面，也没有明显的污染源。

3) 光学发射器和光学接收器的视线内没有障碍物 。

4）安装位置避免太阳光直射进入接收器。在强光下接收机数据可能会饱和，程序将会输出警告。强日光还会提高光学接收器的噪音水平。

5）在道路环境中，光学接收器应远离车辆。首选方向为沿着道路方向。

 

2.3安装图

安装示意图

三、通讯协议

3.1 RS485总线

缺省串口设置：

波特率9600；

校验位 无；

数据位8；

停止位1。

3.2 MODBUS协议

采用标准的MODBUS通讯协议，一帧完整命令地址字节、命令字节、数据起始地址字节，数据长度、数据，校验。

   地址：每台设备都可以设置自己的地址1-255（0x00ff），上位机通过不同地址可方位不同设备。

   命令：即功能码，本软件中用到的包括03（读取多个寄存器），06（写单个寄存器）。

   数据起始地址：即要读的数据地址（注一）。

   数据长度：本次要读的数据个数。

   数据：有效数据，采用高字节在前，低字节在后的格式。

   校验：用于判断接收信息是否出错，校验方法采用的是16位冗余循环码（CRC16），校验对象为除去检验字节本身的所有字节。校验码采用低字节在前，高字节在后。

   校验计算方式代码如下：

  int  CRC_Check(unsigned char *m_Data,short m_Size)

{

    int i0,i1;

    char CRC16Lo,CRC16Hi, SaveHi,SaveLo;                                 

    CRC16Lo = 0xFF; CRC16Hi = 0xFF;

    for(i0=0;i0