云高仪-CL31.

云高仪CL31用户培训内容•介绍•CL31主要特点•LIDAR操作原理•单光学镜头•云的逻辑判断•设备安装•硬件设备•通讯•数据信息类型•线路连接•命令•维护和保养•实际操作•命令和通讯•维护•故障排除和更换备件云高CL31–主要功能•范围0...25,000ft(0...7500m)•增强型的光学镜头•全范围之高精度•全天候之高性能•DSP基于高速电子设备•2秒钟测量周期•增加内部监控功能•自动运行更加可靠•自动排查故障帮助•数据有效性高•二极管激光雷达眼部保护高性能和数据有效性基于强大的数字信号处理器•更快,2秒钟测量周期•10kHz脉冲频率•精细算法•高分辨率后散射分布报告模块化设计•容易维修和保养•户外容易更换模块•收/发机更换不需重新进行光学校准针对恶劣天气的设计防护设施•使用吹风机和加热器保证在雨天和极限温度中可靠运行倾斜设计•倾斜用于雨天和避免冰晶镜面反射的进一步保护•自动倾角测量和校正容易打开内部•雨中也可快速保养可靠的遮阳保护•光学滤镜代替机械窗板增加内部监控内部监控保证可靠运行•激光功率,接收机灵敏度,内部电压,窗口污染,内部温度,光学校准故障期间自动分析错误•假设状态信息里指出在可疑模块中有一个错误并且用LED显示出来•通过数据线可利用状态信息进行远程故障排除LIDAR(激光雷达)作用原理LIDAR=光的探测和测距LIghtDetectionAndRanging•高速光脉冲（100ns）射向天空•接收机监测微粒产生的后散射光•反射层的高度由时间确定（光速是30cm/ns~1ft/ns）•使用叠加的方法增加信噪比率激光脉冲宽度增强信号的光学透镜•透镜分为发射区和接收区•透镜的中部聚焦输出激光束，外部使后散射光平行到达接收机•一个中间带孔的斜面透镜来区分•无需复杂的串扰补偿技术•发射脉冲束和接收路径同轴使机械校准更稳定信号光学透镜的优点•在低海拔的安全临界高度上信号依然是稳定和有效的=实际上测量范围从0高度开始•激光束和接收路径的很好交迭降低了多重反射的影响，•在降水和有雾的时候可以得到更一致的操作•机械校准更稳定•紧凑的机械设计光学信号的比较—小雨和低云光学信号的比较—雾计算返回信号强度的LIDAR公式Pr(z)istheinstantaneouspowerreceivedfromdistancez(Watts-W).Eoistheeffectivepulseenergy(takingallopticsattenuationintoaccount)(Joules=J,1J=1Watt-second).cisthespeedoflight(meterspersecond-m/s).Aisthereceiveraperture(m2).Zisthedistanceinquestion(m).ß(z)isthevolumebackscattercoefficientatz(m̄1srad̄1).isthetwo-wayatmospherictransmittance(equalsto1inaclearweather)涉及能见度的消光系数假设β(z)与σ(z)间是线性关系，LIDAR公式能够成立：b(z)=ks(z)k比例常数s消光系数VMOR能见度（5%对比度）s=3/V小的消光系数-高能见度CL31信号测量周期信号叠加Usefulsignaladdsbythenumberofprofiles.Noiseaddsbythesquarerootofthenumberofprofiles.信号叠加测距标准后散射层转换什么是云？•云没有一个普遍的定义•VAISALA的定义：能见度低于极限能见度明显变化即“云底”存在•定义基本上取决于人的观测和长期测量经验•假如不符合定义，CL31报告碧空或垂直能见度•垂直能见度信息包含有安全限度CL31云的测量逻辑CL31安装CL31安装将CL31安装到基础上CL31外部电缆插座使用倾斜特点CL31硬件单元CL31测量单元CL31运行单元框图CLT311激光发射器CLR311接收机CLE311云高仪驱动板-获得数据CLE311云高仪驱动板-CPU和外围设备CLE311云高仪驱动板-电源CLP311线路和电源接口部件CLH内部加热器部件CL31通讯CL31数据信息信息数信息大小，字节数解释1x（x=1-5）55-7606云高/垂直能见度，基本状态信息，后散射面（可调）2x（x=1-5）92-7643如同信息1，但包括附加一行天空条件信息44CT25K信息1。云高/垂直能见度，基本状态信息75CT25K信息6/CT25KAM信息60。云高/垂直能见度，基本状态信息，4层天空条件82CT25KAM信息61。云高/垂直能见度，基本状态信息，5层天空条件CL31数据信息2信息数信息大小，字节数解释656CT12K信息2。云高/垂直能见度，基本状态信息，后散射面。112CT12K信息3。云高/垂直能见度，基本状态信息，单字节距离开关数据。97LD40信息X1T。云高/垂直能见度，基本状态信息。s云高/垂直能见度，基本状态信息，所有的内部监控参数CL31信息11格式实例•根据所选层面的长度,全信息长度为92,3956,2031或7606字符•控制符在终端程序中是不可见的信息1解释，第1行CLA10011☺开始符CL云高仪识别码,总是CLA设备号0...9,A...Z100软件等级识别100...9991信息数1信息子集1=10mx770samples2=20mx385samples3=5mx1500samples4=5mx770samples5=noprofiledata☺正文开始符回车和换行信息1解释，第2行第一个数字：表示如下探测状态：0无明显后散射1检测到第1层云底2检测到第2层云底3检测到第3层云底4全部阴暗但无云底被检测5部分阴暗但探测到透明天空/用于运算的原始数据丢失或不可信第2个数字：云信息如下：警告和报警信息如下：如果探测状态是1，2或3：云底高0自检OK如果探测状态是0或5：/////W至少一个警告，无报警如果探测状态是4：VV和高度最大值信号A至少一个报警报警、警告和内部状态信息报警，警告和内部状态信息S1：b47（800000000000）发射机关闭（A）b46（400000000000）发射机故障（A）b45（200000000000）接收机故障（A）b44（100000000000）电压故障（A）S2：b43（080000000000）校准失败（A）b42（040000000000）存储器错误（A）b41（020000000000）光路障碍（A）b40（010000000000）接收机饱和（A）S3：b39（008000000000）（备用）（A）b38（004000000000）（备用）（A）b37（002000000000）（备用）（A）b36（001000000000）（备用）（A）S4：b35（000800000000）（备用）（A）b34（000400000000）（备用）（A）b33（000200000000）同轴电缆故障（A）b32（000100000000）云高仪驱动板故障（A）报警，警告和内部状态信息，续S5：b31（000080000000）窗口污染（W）b30（000040000000）电池电压低（W）b29（000020000000）发射机死机（W）b28（000010000000）高湿度（W）S6：b27（000008000000）（备用）（W）b26（000004000000）吹风机故障（W）b25（000002000000）（备用）（W）b24（000001000000）湿度传感器故障（W）S7：；b23（000000800000）加热器故障（W）b22（000000400000）高背景辐射（W）b21（000000200000）云高仪驱动板故障（W）b20（000000100000）电池故障（W）S8：b19（000000080000）激光监测器故障（W）b18（000000040000）接收机警告（W）b17（000000020000）倾角大于45度警告（W）b16（000000010000）（备用）（W）报警，警告和内部状态信息，续S9：b15（000000008000）吹风机开（S）b14（000000004000）吹风机加热器开（S）b13（000000002000）内部加热器开（S）b12（000000001000）电池供电（S）S10：b11（000000000800）备份（单序列模式）（S）b10（000000000400）自检进行中（S）b09（000000000200）服务模式开（人工设置关）（S）b08（000000000100）（备用）（S）S11：b07（000000000080）运行时单位是米，其它为英尺（S）b06（000000000040）吹风机手动控制开（S）b05（000000000020）应答模式开（S）b04（000000000010）（备用）（S）S12：b03（000000000008）（备用）（S）b02（000000000004）（备用）（S）b01（000000000002）（备用）（S）b00（000000000001）（备用）（S）信息1解释，第3行（信息15中省略）00100参数比例，100（%）是正常的（0...99999）10后散射层分辨率,单位米770采样截面长度(385,770,1400,or1500)98激光脉冲能量,工厂设置标称的百分数(0...999)+34激光温度,℃(-50...+99)099窗口透射率评估,%(0...100)12倾角以垂直为准,度(0...90)621背景光,毫伏,内部ADC输入(0...2500)L0112HN15长/短脉冲,脉冲数量0112×1024,高/低增益,窄/宽带宽,15/30MHz采样频率139探测到的正常的后散射数据(0...999)总和。乘以比例系数1e4。当比例系数为100时，范围是0...0.09991/srad。信息1解释，第4行（信息15中省略）•标准灵敏度的，双路衰减的后散射层•单位1/（10000sradkm），除非用SCALE参数重新确定比例•每个采样都用20-bitHEXASCII字符集编码；首先是最高有效位，2‘S补足•每行的长度5倍于层面+2的长度信息1解释，第5行正文结束符1a3f校验和数(CRC16,循环冗余码校验算法)◆传输结束符回车和换行信息2的天空环境行3第一个数据是探测状态,表示如下:0...8第一层云量inoktas9垂直能见度-1数据丢失,天空环境选择无效或云高仪处于备份模式99数据不足(开机后)055第二个数据:第一层云的高度一直到5个云量和层高;如果云量是0则对应的层高表示为’///’。报告内容是100ft或10m,这取决于英尺或米的选择。注！开始行有2个字符位。状态信息示例，部分1/2状态信息示例，部分2/2状态信息解释1和2行:与信息1相同,除非信息类型是S3-8行:硬件单元的报警状态9行:运行模式和自动校准设置10行:测量模式和测量间隔状态信息解释，续11-15行:-发射机脉冲长度,正常使用长(脉冲),可选短-激光功率控制值-每一测量周期脉冲的数量,默认值16384-激光脉冲频率,默认值10kHz-接收机增益,正常使用高(增益),雾或大雪时可能降低-接收机滤波器带宽,默认值窄-接收机信号采样比,决定测量的垂直解析度。默认值15MHz对应10m。状态信息解释，续16和17行：-评估窗口透射率，90...100%对应清洁。如果此值降到70%则给出窗口污染警告。-CLM311测量激光脉冲功率。在内部单元给出并且用%数与工厂设置进行比较。软件使其值保持在95%...105%之间。-CLR311测量背景辐射。状态信息解释，续18和19行：-倾角以垂直为准,度。显示2个垂直分量。-选装的湿度传感器测量内部RH。20...23行:测量出的温度值状态信息解释，续24...25行