基于DSP的前向能见度仪测量原理

能见度是指目标物的能见距离，即指观测目标物时，能从背景中辨认出目标物的最大距离。它是一个复杂的心理、物理现象，主要受制于悬浮在大气中的固体和液体微粒引起的大气消光系数，消光主要由光的散射而非吸收引起所造成的。能见度的测定主要受目标物光学特性、背景光学特性、自然界照明、大气透明度等较多因素的制约。人眼的对比视觉阈值ε=0.05，大气消光系数σ的数值为人眼最敏感的波长λ=0.05μm的值，则能见度公式为：

其中V为能见度值，单位为m。

由式(1)可见，只要测量了大气的消光系数就可以计算出大气的能见度。本系统采用的光路如图1所示。

假设大气均匀分布，各向同性，吸收率为零，散射光强正比于散射系数，有如下公式：

其中Ф1为通过发射端透镜的光通量，Ф2为通过接收端透镜的光通量，S1为发射端透镜的截面面积，S2为接收端透镜的截面面积，α1为发射端透镜到取样空间的距离，α2为接收端透镜到取样空间的距离，U为取样空间气体的漫射体积，V为能见度。