CJY1G前向散射能见度仪的使用与维护

CJY-1G前向散射能见度仪的使用和维护李双霞1（1.驻马店市气象局，河南驻马店463000）摘要：随着气象业务体制改革的不断深入，以前人工估测的能见度气象要素改为自动化仪器观测，洛阳凯迈（环测）公司生产的CJY-1G型前向散射能见度仪作为一种智能化的新一代大气能见度监测设备，2013年在各气象台站大量装备，本文给出了该型仪器的安装、校准及日常维护方法，以期给用户工作中参考。关键词：CJY-1G能见度仪安装校准维护能见度（Visibility），是反映大气透明度的一个指标，在气象学中，能见度用气象光学视程（MOR）表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量，在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。能见度和当时的天气情况密切相关。当出现降雨（雪）、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见度较差。测量大气能见度一般可用目测的方法，但是，能见度的估计受许多主观的和物理的因素的影响，近年来，随着气象业务体制改革的不断深入和服务的需要，我国大部分气象台站都安装了能见度仪，基本实现了能见度的自动化观测。CJY-1G能见度仪的发射器与接收器在成一定角度和一定距离的两处。接收器不能接收到发射器直接发射和后向散射的光，而只能接收大气的前向散射光。通过测量散射光强度，可以得出散射系数，从而估算出消光系数。根据柯西米德定律计算气象光学视程（MOR）σε)ln(MOR式中：MOR气象光学视程，ε为对比阈值，σ为消光系数。当ε＝0.05时，有σ996.2MOR即得出气象光学视程。下面主要介绍这种能见度仪的安装、校准与日常维护。一、CJY-1G能见度仪安装：1.1能见度自动观测站址选择•前向散射能见度仪应安装在对周围天气状况最具代表性的地点，•应不受干扰光学测量的遮挡物和反射表面的影响，•要远离大型建筑物，•远离产生热量及妨碍降雨的设施避免闪烁光源、树阴、污染源的影响1.2仪器安装位置CJY-1G前向散射能见度仪安装在观测场内时，应在观测场西北角，与风杆东西成行，与百叶箱南北成列。位置如图所示：若为三个百叶箱的观测场，能见度仪距西侧围栏7.5米。能见度仪接收端和发射端分别在南北方向。1.3仪器的安装水泥基座长60cm×宽60cm×深40cm，大风区可适当加大、加深），接收器和发射器的支架成南北向，接收器在南侧，发射器在北侧，采样区中心高度2.8m(±0.1m)。避免光学系统朝向强光源，和朝向诸如雪或沙之类的反射表面，高纬度地区要加遮光罩。1.4其他事项为了防雷、防鼠、防水和安装、维修方便，电缆应放入电缆沟内的金属线槽中。具备防雷击电磁脉冲的措施，防雷安全要求和设计应符合行业标准的要求。采集软件由厂家在设备出厂前安装在采集器中。业务软件安装方法按照软件技术操作手册进行，并按操作手册要求进行初始化和参数设置。二、仪器校准仪器在安装、维修后均应校准。2.1仪器现场校准在标定周期内使用校准板进行现场校准，现场校准应选择能见度很好（超过10km）的天气条件下进行，避免由于大气状况不同而导致的校准误差。避免在雨雪天气进行校准。2.2校准板的安装将校准板连接到横臂的卡箍上，拧紧导轨连接杆上的旋钮；调整校准板的位置，保持校准板中心与采样区中心位置基本重合，拧紧卡箍螺钉。2.3校准方法仪器现场校准时，设备至少稳定工作10分钟，输出稳定的观测值，若输出值在标准信号值±10%以内，说明仪器工作正常，若输出值在标准信号值±10%以外，需修改能见度仪校准参数，将仪器输出值校准在标准信号值±10%以内；参数修改完毕，至少稳定工作10分钟，确认输出值在标准信号值±10%以内，方可结束校准工作。现场校准不能关闭电源，在现场校准期间，业务传输的分钟数据均按缺测处理。现场校准工作情况均需记录到气簿—1备注栏中，注明现场校准起止时间。2.4现场校准周期第一次使用1个半月后现场校准一次；之后每6个月现场校准一次；每次维修仪器之后都应做现场校准。三、日常维护3.1透镜和遮光罩的清洁定期清洁的时间间隔取决于仪器的使用环境，通常每2个月清洁1次。根据设备附近环境的情况，延长或缩短擦拭镜头的时间间隔（遇沙尘、降雪等影响能见度天气现象时，应及时清洁）。•用酒精浸湿脱脂棉，擦拭透镜，注意不要划伤透镜表面；•检查遮光罩和透镜表面，确保没有水滴凝结或冰雪覆盖；•擦除遮光罩内外表面上的灰尘。3.2背景亮度传感器的清洁通常每2个月清洁1次。具体同5.1。•用稀释清洁液浸湿的脱脂棉，轻轻擦拭清洁背景亮度传感器镜头；•擦除背景亮度传感器遮光罩内外的灰尘及其它污物。3.3守班期间，每个正点前10分钟应查看能见度自动观测数据。发现数据错误或异常应及时处理，启动维护或维修程序。3.4每日日出后和日落前巡视能见度仪，发现能见度仪（尤其是采样区）有蜘蛛网、鸟窝、灰尘、树枝、树叶等影响数据采集的杂物，应及时清理。3.5每月检查供电设施，保证供电安全。每三个月要对蓄电池进行充放电一次。3.6每年春季对防雷设施进行全面检查，复测接地电阻。3.7定期检查、维护的情况应记入值班日志中。对能见度自动观测数据有影响的还要摘入备注栏。检查时应尽量避免用手电筒等光源照射能见度观测设备。四、常见故障判别及简单故障排除故障1：终端计算机接收不到设备数据这种情况大多可能是设备没有启动，或通讯未连接好，或通讯设置错误，或通讯设备故障导致的。排故步骤如下：检查设备（和通讯适配器）的电源是否连接，开关是否打开；无通讯适配器的，检查设备与计算机的连接情况；有通讯适配器的，检查设备与通讯适配器，通讯适配器与计算机的连接情况，通讯适配器面板上的指示灯是否点亮；检查计算机上软件的通讯设置参数（端口、波特率等）是否正确；切断电源，检查电控箱内的F1(2A)保险丝是否损坏；若损坏，则更换相应配件，最后接通电源。经过以上步骤，若故障仍无法排除，请与厂家联系。故障2：设备观测的能见度值明显高于实际这种情况可由多种原因造成，但大多数是由于发射器或接收器的光路被阻挡导致，需检查光路上是否有污物并清洁，清洁后等待10分钟，数据应恢复正常。排故步骤如下：检查发射器或接收器的遮光罩内是否被堵塞；若堵塞，则清除堵塞物。检查发射器或接收器的透镜是否被严重污染；若污染，则用清水冲洗污物，用脱脂棉清洁透镜。若气温持续低于0℃时，检查发射器或接收器的透镜表面是否有较多积雪等凝结物；有则说明窗口加热器出现故障，先切断电源，检查电控箱内F2(10A)保险丝是否损坏，若损坏则替换相应配件，最后接通电源。经过以上步骤，若故障仍无法排除，请与厂家联系。故障3：设备观测的能见度值明显低于实际值这种情况大多数是由于设备的探测采样空间内有飞虫等干扰物存在，这些物体的反射光进入接收器，产生了类似于低能见度的强散射光效果。此时的能见度时间曲线会出现明显的跳动。排故步骤如下：检查设备采样空间及其附近是否有飞虫等干扰物的存在，清除后等待10分钟，数据应恢复正常。经过以上步骤，若故障仍无法排除，请与厂家联系。参考文献1前向散射能见度仪观测规范（试行）中国气象局20092CJY-1G型能见度仪使用说明书洛阳凯迈（环测）公司