激光云高仪观测规范(试行)

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1、附件1激光云高仪观测规范（试行）中国气象局综合观测司2013-311前言激光云高仪观测规范分七个部分，包括：概述、观测场地、工作原理与仪器结构、日常系统安装、仪器校准、日常工作、数据文件等内容。编写组依据《气象仪器和观测方法指南》、《地面气象观测规范》、《激光云高仪功能规格需求书》等相关技术文件，在总结云观测自动化试点工作经验基础上编写了本规范。前三部分主要介绍和规定激光云高仪的基本情况和要求，第4、5、6章主要规定云高观测的业务流程和方法。本规范主要适用于激光云高仪观测业务，今后随着业务的发展将在此基础上修订。本规范由中国气象局综合观测司组织，中

2、国气象局气象探测中心牵头编写。参加编写的主要人员：雷勇、郭伟、陶法、冯冬霞。11目录1概述12观测场地12.1选址12.2仪器布设13工作原理与仪器结构23.1技术性能23.2工作原理23.3仪器结构33.4硬件33.4.1测量单元33.4.2通信单元43.4.3加热吹风装置43.5软件43.5.1采集软件43.5.2业务软件43.5.3采样和算法54系统安装54.1传感器的安装54.2电缆的安装与连接54.3电源、计算机等的安装64.4防雷要求64.5软件安装65仪器校准65.1仪器现场校准65.1.1噪声校准65.1.2激光功率检验75.1.3

3、标准散射体标定75.1.4校准周期75.2实验室校准76日常工作77数据文件87.1输出数据格式87.2分钟数据存储文件107.2.1文件名命名规则107.2.2文件内容10111.概述云（底）高定义为云底海拔高度与测站海拔高度差。天顶云(底)高指所在观测点天顶位置的云底高。云高自动观测通过激光云高仪实现。激光云高仪既可以作为独立设备与微机终端连接组成云高自动观测系统，也可以作为云高传感器挂接在其他硬件集成系统上。激光云高仪输出云量信息不进入业务用数据传输系统，仅做参考。本规范是对现行《地面气象观测规范》云自动观测部分的补充，修改、解释权为中国气象

4、局综合观测司。2.观测场地2.1选址激光云高仪应安装在坚固底座平台上，并使其上方围绕垂直轴约30°的圆锥型空间内的清晰视野（无遮蔽）。应尽量避免激光对人眼的直射。2.2仪器布设激光云高仪安装在观测场中心位置东北侧，与雪深、温湿度传感器在同一直线上。具体布点位置见图1。11图1观测场仪器布局3.工作原理与仪器结构3.1技术性能激光云高仪的测量性能指标如下表1。表1激光云高仪测量性能指标测量要素测量范围最大允许误差云高最小分辨力可探测云层数固定目标物距离测量误差云(底)高150m～7500m≤1km，±10%＞1km，±20%30m330m激光云高仪自

5、动观测采用北京时，以北京时20时为日界。可以通过软件自动对时，也可通过人工设置对时。3.2工作原理激光云高仪工作原理与激光测距仪类似。激光测距仪向云底发射一束脉冲激光，经过时间t后，接收器接收到云层的激光回波信号，仪器至所测云底间的斜距S可表示为11S=ct/2式中c为光速。由激光测云仪的仰角α，即可求得云底高度HH=S*sinα激光云高仪获取整个探测路径上的高空间分辨率的激光大气回波廓线，对距离校正过的回波强度廓线特征进行分析，确定观测点上空是否存在云。若有云，依据不同云的特征确定云底位置进而得到云高；若无云，则输出垂直能见度。3.3仪器结构激光

6、云高仪主要由测量单元、供电电源、通信单元、加热吹风装置、外壳（包括底座、支架）等部分组成。测量单元包括光学系统、发射器、接收器和控制处理器等。图2激光云高仪原理结构图3.4硬件3.4.1测量单元测量单元包括发射单元、接收单元和控制处理器等。发射单元主要由发射光学系统和发射器电路组成，通过机械装置固定在发射筒中，仪器工作时发出周期性的红外脉冲激光信号。接收单元主要由接收光学系统和接收器电路组成，通过机械装置固定在接收筒中，仪器工作时接收大气回波信号。11控制处理器完成对发射器发射信号的监控与接收器接收信号的采集处理。3.4.2通信单元通信单元实现采集

7、器与计算机、采集器与地面观测硬件集成控制器的联接设备。通信接口协议使用RS-232或RS-485。3.4.3加热吹风装置机箱内吹风加热主要用于保证低温时发射器稳定工作。当设备内温度低于某阈值时机箱内部加热并吹风，当温度升高到某阈值后停止加热，延时2分钟后停止吹风。窗口吹风主要用于清除雪、霜、雨滴等。窗口污染值大于阈值时窗口内外风扇都吹风，污染值小于阈值时延时2分钟后停止吹风。3.5软件3.5.1采集软件采集软件由厂家提供，写在采集器中。采集软件负责对传感器按预定的采样频率进行扫描和将获得的电信号转换成微控制器可读信号，得到气象变量测量值序列；负责对

8、气象变量测量值进行转换，使传感器输出的电信号转换成气象单位量，得到采样瞬时值。其主要功能有：(1)接受和响应业务软件对参数