專(zhuān)利名稱(chēng)：基于激光傳感器的自動(dòng)測(cè)雪深裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣象觀測(cè)領(lǐng)域，特別是一種能夠自動(dòng)測(cè)量雪深的裝置。
背景技術(shù)：
積雪深度是氣象探測(cè)中的一個(gè)重要的觀測(cè)數(shù)據(jù)，雪深測(cè)量的是積雪表面到達(dá)地面的垂直距離。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是采用普通的量尺插在觀測(cè)地點(diǎn)，通過(guò)人工進(jìn)行觀測(cè)雪面掩埋的刻度線，通常是以厘米為單位。傳統(tǒng)的這種觀測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，隨機(jī)誤差大，惡劣天氣時(shí)操作難度大，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。也有采用圖像識(shí)別的方法，通過(guò)攝像頭代替人工采集量雪尺的圖像，然后通過(guò)圖像識(shí)別軟件計(jì)算深色的量雪尺和白雪的關(guān)系，得出雪的深度。這種方法雖然能夠?qū)崟r(shí)的得到雪深數(shù)據(jù)，但是，在大雪或能見(jiàn)度低的情況下，圖像采集的誤差很大，而且圖像數(shù)據(jù)占用存儲(chǔ)空間大，計(jì)算機(jī)的計(jì)算效率也低。還有通過(guò)超聲波測(cè)距的方法測(cè)量雪深，由于超聲波傳感器受溫度、風(fēng)等環(huán)境因素的影響比較大，測(cè)量結(jié)果不是很穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容為了解決當(dāng)前的人工觀測(cè)雪深方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、誤差大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)的問(wèn)題， 本實(shí)用新型提供一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量雪深的裝置，能夠?qū)崟r(shí)、高精度、穩(wěn)定的獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種基于激光傳感器的自動(dòng)測(cè)雪深裝置，其特征在于該裝置包括激光測(cè)距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)，所述激光測(cè)距傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)；所述激光測(cè)距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝在地面上，激光測(cè)距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對(duì)設(shè)置。當(dāng)激光測(cè)距傳感器測(cè)得雪面到激光探頭的距離后，用激光探頭到地面參考板的初始距離減去雪面到激光探頭的距離得到雪深。然后通過(guò)通訊單元將雪深的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)。激光信號(hào)每隔5秒鐘發(fā)射一次，每分鐘得到12個(gè)數(shù)據(jù)，去掉奇異值，然后剩余數(shù)據(jù)作算術(shù)平均得到當(dāng)前分鐘的數(shù)據(jù)。同時(shí)，由溫度傳感器測(cè)得當(dāng)前的環(huán)境溫度，讀入單片機(jī)，然后經(jīng)其處理后的數(shù)據(jù)，將隨著狀態(tài)等參數(shù)一起發(fā)出。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)雪深的自動(dòng)化測(cè)量，代替了費(fèi)時(shí)費(fèi)力的人工測(cè)量雪深的方法，獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)、高精度的特點(diǎn)，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的工作原理流程圖。[0012]圖3是激光雪深傳感器工作原理示意圖。圖1中1-底座；2-支架；3-數(shù)據(jù)處理及通訊單元；4-連接件；5-激光測(cè)距傳感器；6-地面參考板；7-自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
在圖1中，激光測(cè)距傳感器(5)通過(guò)連接件(4)安裝在支架(2)上，控制及通訊單元(單片機(jī))(3)安裝在支架(2)上，地面參考板(6)水平安裝并與地面平齊。數(shù)據(jù)處理單元(采用單片機(jī)msp430 )經(jīng)通訊單元(RS-232接口)與自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)(7 )相連。在圖2中，激光測(cè)距傳感器(5)測(cè)得地面參考板(6)上的雪面的距離信息后，發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理單元換算成雪的深度，再將相關(guān)信息通過(guò)通訊單元發(fā)送給自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)(J)。在圖3中，激光雪深傳感器工作原理是，通過(guò)檢測(cè)激光發(fā)射和接收的相位差判斷距離，高穩(wěn)定性的激光源是獲得精確相位差檢測(cè)的關(guān)鍵。目標(biāo)物對(duì)激光的回波信號(hào)由激光接收器檢測(cè)到，通過(guò)放大器，一路送到激光強(qiáng)度檢測(cè)電路，一路送到相位差檢測(cè)器。處理器利用激光強(qiáng)度信號(hào)的變化來(lái)識(shí)別從雪面來(lái)的回波。相位差檢測(cè)器的頻標(biāo)信號(hào)利用發(fā)射信號(hào)進(jìn)行鎖相環(huán)倍頻后得到，頻標(biāo)信號(hào)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的門(mén)控信號(hào)由發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行鑒相后產(chǎn)生，計(jì)數(shù)電路得到的計(jì)數(shù)值由處理器測(cè)算成距離。通過(guò)對(duì)激光器的溫度檢測(cè)和控制，可以使激光器的發(fā)射功率保持在穩(wěn)定的狀態(tài)， 有利于得到比較穩(wěn)定的回波信號(hào)，進(jìn)行可靠的雪面回波識(shí)別。通過(guò)自校電路，一方面可以對(duì)輸出功率進(jìn)行反饋檢測(cè)，另一方面用來(lái)測(cè)定接收放大電路產(chǎn)生的相位漂移，提高相位測(cè)量的準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求1. 一種基于激光傳感器的自動(dòng)測(cè)雪深裝置，其特征在于該裝置包括激光測(cè)距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)，所述激光測(cè)距傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)；所述激光測(cè)距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝在地面上，激光測(cè)距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對(duì)設(shè)置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種基于激光傳感器的自動(dòng)測(cè)雪深裝置，該裝置包括激光測(cè)距傳感器、支架、地面參考板、數(shù)據(jù)處理單、通訊單元、自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)，所述激光測(cè)距傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采集和處理，并經(jīng)通訊單元輸入自動(dòng)氣象站或終端計(jì)算機(jī)；所述激光測(cè)距傳感器安裝在支架上，支架固定在地面上，地面參考板水平安裝，激光測(cè)距傳感器的光學(xué)鏡頭與地面參考板相對(duì)設(shè)置。該裝置能夠?qū)崟r(shí)、高精度、穩(wěn)定的獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)G01S17/08GK202126501SQ20112022803
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉云平, 莊偉 , 顧和軍 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)