杨晓艳 盖晓波

摘 要：随着现代科学技术的发展以及气象服务的实际需求，前向散射能见度仪作为一种现代化的新型大气监测设备，借助其较好的能见度监测以及背景光测量优势，已经非常广泛的应用到常规气象监测工作中。前向散射能见度仪的主要特征在于精确度较高，便于安装和携带，后期维护工作较为便利，在实际工作中，我们必须要努力做好对该设备的常见异常现象排查和日常维护工作。

关键词：前向散射能见度仪；异常现象；维护

能见度属于大气透明度的一个重要指标，用目测方法进行观测可能会受到很多客观因素的制约，数据采集的精确性也存在很大程度的限制。近年来我国气象事业不断发展，自动化观测仪器逐渐普及，气象观测工作人员的主要职责从过去单纯的收集观测资料向仪器设备技术保障、数据质量管理等方向发展，因此我们在实际工作中必须要更加深入的研究与实践。

一、仪器构造及工作原理

（1）仪器构造。

前向散射能见度仪属于光学传感器，其依靠前向散射测量原则来对大气能见度进行测定，测量的是大气光学视程（MOR）。能见度仪包含了传感器、采集器以及外围设备构成，其一般作为现代自动站的一个传感器挂接，安装于观测场西北角。前向散射能见度仪的测量范围在其规范要求中被明确规定为10到30km，但因为生产厂家和具体型号的差异性，其最大探测范围也各有不同。

前向散射能见度仪供电：其能够接入新型站主采集器，或者当作是独立的能见度仪设备连接串口服务器，当前向散射能见度仪的传感器直接与新型自动站主采集器进行连接的情况下，能够依靠自动站主采集器提供直流电压，也能够单独提供交流电压和蓄电池。独立能见度仪一般直接提供交流电压，同时也配置了专门的蓄电池[1]。

（2）工作原理。前向散射能见度仪是依靠测量散射光实际强度而获得散射系数，从而对消光系数进行估算，最终计算出气象光学视程（MOR）。详细来说即是通过发射器发出近红外光脉冲，通过接收器接收后测量经过大气散射后的光束，按照相应的数学关系最终得到气象光学视程（MOR）。使用柯西米德定律对气象光学视程进行计算：

二、前向散射能见度仪的常见异常现象

（1）能见度仪无法工作。

能见度仪无法工作，工作状态显示空闲。针对这一异常现象的详细检修过程如下：运行校准程序，利用上位机发出READ命令，等候30min后如果上下位机皆未回应，则可判定为线路故障。首先应当保持仪器处于关闭状态，把操作端隔离转换器短路，选择万用表对工作端两极电阻进行测量，得到结果为2.5，则可表明通讯线缆并未中断，再把所有连接部分断开，进行除锈操作后再次连接，开机若依旧存在异常，可分别对操作端与工作端设备实施检查，最终找出原因为电脑主板COM1口损坏，把隔离转换器与COM2口进行连接，同时把通信参数配置界面的串口名变更为COM2，重启后异常现象排除。

（2）能见度示值偏高。

前向散射能见度仪运行后发现能见度数值现实大幅超过实际值，接收软件界面却依旧显示仪器运行状态正常。对这一异常现象的维修处理过程如下：首先需要了解引发这一异常问题的原因，包括发射器故障、接收器故障以及发射器到接收器的光路被阻挡。我们打开历史资料，对发生异常现象之前一段时间的检测值进行查看，发现能量电压信号值与+15V电源电压值为8.1V、15V，属于正常范围，排除发射器故障原因；随后进行室外查看，发现仪器镜片上存在较多灰尘，选择脱脂棉球蘸无水乙醇进行清洁，等待镜片干燥后再次对能见度仪实施校准，随后异常现象消失。

（3）无法进行数据采集。

计算机无法接收数据，能见度值不能正常显示。针对这一异常现象的维修过程如下：对各通信参数实施检查，对电源和线路状况进行查看，后发现室内AC/DC电源适配器指示灯熄灭，重启后依旧不良，可初步判定其为故障原因。进行更换后指示灯亮，但依旧显示无法接收数据，再次对通信接口、传感器接口、COM口以及隔离转换器等接口进行检查，发现均处于正常状态，查看电源控制箱后其通电正常；对F1F2F3保险丝进行查看均处于正常状态，能够排除电源故障因素；选择数字电压表对信号电压实施测量，15到27引脚电压约为25mV，波动不大，表明数据采集板處于正常工作状态；选择数字电压表对室外长线驱动器H+以及L-两端电压进行测量，发现长线驱动器存在故障，进行更换后再选择数字表测量有跳动，到室内用相同的办法进行测试，发现室内长线驱动器也存在故障，进行更换后再次打开能见度软件，此时已经能够正常显示但数值相比实际数值较大，对仪器实施校准后显示正常。

三、前向散射能见度仪的日常维护

第一，在实际工作中，每个正点前10分钟对能见度仪的观测数据进行查看，如果存在数据异常情况第一时间进行处理，或者启动维修方案。若无法采集到数据，不仅需要检查业务软件及其参数设置情况，查看线路的连接状态，对能见度仪进行断电重启，同时还应当检查数值上的异常跳动是否是因为外部干扰导致的，比如附近的烟尘，再对具体参数进行检查。

第二，每天日出后以及日落之后印尼高档对前向散射能见度仪进行检查，如果发现其附近出现蜘蛛网、鸟窝、灰尘等可能干扰数据采集的杂物，必须第一时间做好清除工作。台站经常会存在由于蜘蛛网或灰尘过多而导致观测数据异常的问题[2]。

第三，通常间隔两个月需要对传感器透镜实施一次清洗，可结合设备安装四周实际环境，合理控制透镜清洁时间。镜头清洁除尘要选择吹气球将上层灰尘吹去，或者使用镜头笔轻轻地仔细地刷出灰尘。若能见度仪镜头上粘有异物，应当选择照相机专门的镜头水实施清洁，在实际擦拭时要仔细小心，防止对能见度仪带来损害。

第四，前向散射能见度仪安装高度2.8m，必须要充分重视观测场地附近的防雷问题，另外还需要把传感器地线、电源地线以及设备地线等进行电位联结，需要接入观测场静电接地网。在每年春季时对设备实施防雷检测活动中着重查看接地情况，检验接地电阻是否满足防雷要求，保证设备安全可靠。

四、小结

总而言之，前向散射能见度仪属于气象观测作业中所用到的恶意中重要设备，仪器日常运行相对稳定，异常现象的产生基本上是由于维护不当所导致的。现阶段，前向散射能见度仪的日常维护作业主要是台站工作人员负责，我们应当在实际工作过程中积极学习，积累经验，不断提升专业维护能力，确保设备观测数据的准确合理。

参考文献：

[1]冉金玉，刘姣.DNQ1/V35前向式散射能见度仪的日常维护及故障分析[J].北京农业，2015（12）：192-193.

[2]刘哲辉，丛旭日，李治君.XDN01前向散射能见度仪的几个故障分析[J].山东气象，2012，32（04）：54-55+76.