专利名称：一种适用于机场能见度测量的亮度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于机场能见度测量的亮度计，属于亮度检测技术领域。
背景技术：
机场跑道视程(RVR)系统是自动气象观测系统提供的一项重要数据，也是机场运行标准的一个重要参数，对保障飞行安全起着重要的作用。计算RVR是一个复杂的过程，但是计算RVR需要的关键参数有能见度数据、背景光亮度数据和跑道灯光设置等，这里的背景光亮度数据就需要专门的亮度计来提供。目前，现有的大部分亮度计构造是由成像镜头、光电探测器、高精度I/V变换单元、高精度A/D变换单元、处理控制单元和数据显示单元组成。外界的被测光通过成像镜头聚焦到光电探测器上；光电探测器一般都是输出一个电流量；经过ΙΛ变换后转换为一个电压量；再经过A/D变换将这个模拟量转换为数字量；处理控制单元采集此数据，再通过显示单元显示给用户。但是，此结构不适用于室外连续工作环境，高精度的I/V变换和A/D变换元器件受温度影响波动较大，严重影响最后的测量精度。

实用新型内容为了克服现有亮度计测量精度低、稳定性差的问题，本实用新型提供一种适用于机场能见度测量的亮度计，不仅能消除外界温度对测试结果的影响，而且测量装置在室外恶劣环境也可以稳定运行。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下一种适用于机场能见度测量的亮度计，包括第一高透过率玻璃、第一加热丝、成像透镜、滤光片、保温层、光电探测器、模拟电路采集板、对外通信连接器、外层外壳、内层外壳、第二加热丝、第二高透过率玻璃和数字电路采集板；其特征在于，第一高透过率玻璃和第二高透过率玻璃固定在内层外壳的光线入口处，第一加热丝位于第一高透过率玻璃和第二高透过率玻璃之间；成像透镜、滤光片和光电探测器位于内层外壳内，并依次排列于第二高透过率玻璃的后面，且第一高透过率玻璃、第二高透过率玻璃、成像透镜、滤光片和光电探测器的中心点在同一直线上；模拟电路采集板和数字电路采集板采用叠加的方式安装在内层外壳内，且与光电探测器连接；第二加热丝安装于模拟电路采集板的侧面；保温层固定在外层外壳和内层外壳之间，对外通信连接器固定在外层外壳的外部。本实用新型的工作原理是外界环境光通过高透过率玻璃、成像透镜和滤光片成像于光电探测器上。模拟电路采集板实现I/V变换和V/F变换，将光电探测器输出的电流信号首先转换成电压信号，再将此电压信号转换为频率信号输出。数字电路采集板上的频率计数逻辑模块主要实现对频率的计数逻辑，单片机采集此计数值，并计算处理输出瞬时值、 1分钟平均值和10分钟平均值，可选择使用调制解调方式、RS232方式或者RS485方式把数据传输到PC机保存和处理。本实用新型的有益效果是使用V/F变换代替传统的A/D变换，用一个简单的闭环控制温度，再加一个双层保温结构，使得本实用新型具有测量效率高、测量误差小、数据记录和处理方便的优点。

图1是本实用新型适用于机场能见度测量的亮度计的结构示意图。图中1、第一高透过率玻璃，2、第一加热丝，3、成像透镜，4、滤光片，5、保温层，6、 光电探测器，7、模拟电路采集板，8、对外通信连接器，9、外层外壳，10、内层外壳，11、第二加热丝，12、第二高透过率玻璃，13、数字电路采集板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，本实用新型适用于机场能见度测量的亮度计包括第一高透过率玻璃1、第一加热丝2、成像透镜3、滤光片4、保温层5、光电探测器6、模拟电路采集板7、对外通信连接器8、外层外壳9、内层外壳10、第二加热丝11、第二高透过率玻璃12和数字电路采集板13 ；第一高透过率玻璃1和第二高透过率玻璃12固定在内层外壳10的光线入口处， 第一加热丝2位于第一高透过率玻璃1和第二高透过率玻璃12之间；成像透镜3、滤光片 4和光电探测器6位于内层外壳10内，并依次排列于第二高透过率玻璃12的后面，且第一高透过率玻璃1、第二高透过率玻璃12、成像透镜3、滤光片4和光电探测器6的中心点在同一直线上；模拟电路采集板7和数字电路采集板13采用叠加的方式安装在内层外壳10内， 且与光电探测器6连接；第二加热丝11安装于模拟电路采集板7的侧面；保温层5固定在外层外壳9和内层外壳10之间，对外通信连接器8固定在外层外壳9的外部。上述第一高透过率玻璃1和第二高透过率玻璃12均为K9玻璃；所述保温层5为 EVA海绵层；所述光电探测器6为硅光电池。外界环境光通过第一高透过率玻璃1、第二高透过率玻璃12、成像透镜3、滤光片4 成像于光电探测器6上。第一加热丝2主要是为了防止第一高透过率玻璃1凝霜和结露； 第二加热丝11使用耐高温橡胶垫抬高，用于加热设备内部的空气。数字电路采集板13上设有温度传感器芯片，实时采集设备内部的温度。单片机通过采集到的温度值判断当前温度是否超过设定阈值，当当前温度小于设定阈值时，单片机控制第一加热丝2和第二加热丝11工作；当当前温度大于设定阈值时，单片机控制第一加热丝2和第二加热丝11停止；在设备内部实现一个温度恒定的闭环控制。本实用新型将亮度计的外壳设计成双层结构，在两层中间填充EVA海绵保温材料，使设备内部处于一个比较恒定的温度环境。模拟电路采集板7上首先使用OPAl IlSM完成I/V变换，使用AD650SD完成高精度的V/F变换，电压频率转换电路设计为单极性输入，主要考虑4个元器件的参数及性能，即输入电阻I IN、逻辑电平输出上拉电阻Rtj、积分电容Cint和单稳态定时电容Cre，这里Rin使用精密电位器调节，R0选用IΩ，Cint和Cqs使用NPO电容，容值分别选用620pF和680pF。数字电路采集板13上首先是频率计数逻辑模块，实现频率的计数，计数原理是先对输入的频率信号20分频，再让这个20分频后的信号与上一个IOMHz的信号，统计每一组 IOMHz信号通过的个数，用此方法来推算频率值。由整个测量系统的线性度，可以推算出亮
4度与输出频率也是成线性的。使用线性公式B = aF+b来计算，标定时需要确定a和b的值。标定时我们选用两个点进行标定，例如选择一点，标准器测得亮度值为Bi，本系统测得输出频率值为Fl ；选择另一点亮度值为B2，本系统测得输出频率值为F2，代入线性方程求解得
B2 — Bi Ο — Λa = ——— ’b=xF2-B2 ο
F2-FI F2-FI系统运行时单片机每一秒钟采集一次频率量，通过上面的公式计算出当前的每一秒瞬时亮度值，采用滑动方式连续取60次每一秒瞬时值，计算60次的平均值作为1分钟的平均值，再采用滑动方式连续取10次1分钟的平均值，作为10分钟的平均值。远程使用调制解调方式、RS232方式或者RS485方式发送命令来读取1秒瞬时亮度值、1分钟平均亮度值和10分钟平均亮度值。
权利要求1.一种适用于机场能见度测量的亮度计，包括第一高透过率玻璃(1)、第一加热丝 (2)、成像透镜C3)、滤光片(4)、保温层( 、光电探测器(6)、模拟电路采集板(7)、对外通信连接器(8)、外层外壳(9)、内层外壳(10)、第二加热丝(11)、第二高透过率玻璃(12)和数字电路采集板(13)；其特征在于，第一高透过率玻璃(1)和第二高透过率玻璃(12)固定在内层外壳(10)的光线入口处，第一加热丝( 位于第一高透过率玻璃(1)和第二高透过率玻璃(12)之间；成像透镜(3)、滤光片(4)和光电探测器(6)位于内层外壳(10)内，并依次排列于第二高透过率玻璃(1 的后面，且第一高透过率玻璃(1)、第二高透过率玻璃(12)、 成像透镜(3)、滤光片⑷和光电探测器(6)的中心点在同一直线上；模拟电路采集板(7) 和数字电路采集板(1 采用叠加的方式安装在内层外壳(10)内，且与光电探测器(6)连接；第二加热丝(11)安装于模拟电路采集板(7)的侧面；保温层(5)固定在外层外壳(9) 和内层外壳(10)之间，对外通信连接器(8)固定在外层外壳(9)的外部。
2.如权利要求1所述的一种适用于机场能见度测量的亮度计，其特征在于，所述第一高透过率玻璃(1)和第二高透过率玻璃(1 均为K9玻璃。
3.如权利要求1所述的一种适用于机场能见度测量的亮度计，其特征在于，所述保温层(5)为EVA海绵层。
4.如权利要求1所述的一种适用于机场能见度测量的亮度计，其特征在于，所述光电探测器(6)为硅光电池。
专利摘要一种适用于机场能见度测量的亮度计属于亮度检测技术领域，该亮度计包括高透过率玻璃、加热丝、成像透镜、滤光片、光电探测器、模拟和数字电路采集板、带有保温层的双层外壳；外界环境光通过高透过率玻璃、成像透镜和滤光片成像于光电探测器上，光电探测器将输出的电流信号首先转换成电压信号，再将此电压信号转换为频率信号输出，频率计数逻辑模块完成对频率的计数逻辑，单片机采集此计数，并计算处理输出瞬时值亮度、1分钟平均亮度值和10分钟平均亮度值，可远程选择使用调制解调方式、RS232或RS485方式把数据传输到PC机保存和处理，并且设备内部能够实现温度的恒温控制。本实用新型检测效率高，误差小，数据记录和处理方便。
文档编号G01J1/04GK202177449SQ201120304458
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者熊伟, 王春波, 王韬 申请人:长春希迈气象科技股份有限公司