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Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

时间:2026-01-23 12:27:56
一、系统简介大孔径闪烁仪(LAS)是用于测量水平路径长度为 250 米至 4.5 千米(LAS)的大气折射率结构常数()的光学探测仪器。利用 LAS获得的结构常数测量值以及标准气象观测数据(气温、风速...

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

一、系统简介

大孔径闪烁仪(LAS)是用于测量水平路径长度为 250 米至 4.5 千米(LAS)的大气折射率结构常数()的光学探测仪器。利用 LAS获得的结构常数测量值以及标准气象观测数据(气温、风速和气压),可以推导出地表感热通量(H)。大口径闪烁仪在地表热通量和蒸发研究领域具有重要意义。

LAS 通过发射端和接收端在水平方向上相隔数公里来光学测量光强起伏(即闪烁)。接收端观测到的闪烁可表示为大气折射率的结构常数()。LAS发射端的光源工作在 625或880 纳米的红光或近红外波长。在这个波长下,观测到的闪烁主要由湍流温度起伏引起。

因此,用 LAS获得的 Cn2 测量值可以与感热通量相关联。与传统的点测量相比,LAS 的工作空间尺度与气象学、水文学和水资源管理研究中使用的数值模型网格单元大小以及卫星图像像素大小相当。LAS在能量平衡和水平衡研究中具有重要应用,因为感热表面通量与蒸发(LvE)相关。

感热通量引起大气温度变化,这种影响可以通过测量不同高度的大气温度来检测。潜热通量是水分蒸发和植物蒸腾作用的结果。因此,潜热通量,通常也称为蒸发蒸腾(ET),是地表能的主要组成部分。可以对大气感热通量和50/100m至6000m距离的湍流(Cn2)进行长期连续观测,为能量平衡研究和蒸发监测提供了准确的数据。测量过程可以变得非常简单和高效。其出色的环境适应性使其能够在野外长期稳定工作,只需配备电池和太阳能电池板等即可。设备本身可以测量大气折射率和Cn2。通过加入气象传感器套件、净辐射传感器、土壤热通量传感器等,可组成显热通量监测系统,同时测量风速、温度和大气压力,从而计算感热通量和蒸腾量,可用于水文监测、卫星监测数据地面验证、湍流特性、边界层能量平衡研究。

Aiutyl-LAS是在中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所、 中国科学技术大学等科研院所专家指导下由南京云蓝风汇科技有限公司自主研发制造的纯国产的一款新型大孔径闪烁仪,其可以实现气溶胶通量的研究是国外大孔径闪烁仪所不具备的功能。

Aiutyl-LAS内置数字式自动处理单元,能够实现测量数据的自动处理,自动计算感热通量、等相关参数,内置的数据采集器能够存储数个月的测量数据和计算结果。为该产品开发的软件能够帮助用户以图形的方式简单、直观地查看实时数据,并能提供数据后期处理功能。此外,Aiutyl-LAS可以标配液晶显示器和键盘,能够实时显示测量的数据并方便对仪器进行设置,无需带额外设备到现场进行安装和校准。

二、技术参数:

LED数量

1

光输出功率

峰值为2W

波束散度

1.7°

孔径直径

0.15m

闪烁电信号带宽

0.2 Hz to 400 Hz

有效直径

0.12m

吸收波动和外尺度效应的修正

侧风测量能力

光程长度

100/500-6000m

脉冲重复率

1、5、25 Hz或者连续的

积分时间

1 s~60 min

湍流范围

10-12~10-17m-2/3

输出端口

以太网、RS-232和模拟

气象数据

系统集成气象传感器、支持程序编程、公式在线计算、数据在线处理等功能。

 

 

 

 

 

三、数据定制软件

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

1.   数据将保存为二进制文档,每30min保存一个文档。

2.   大孔径闪烁仪数据处理

3.   使用处理程序处理闪烁仪数据。

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

1.   选择数据文档所在的文件夹,点击AutoRun,即可自动分析,生成分析文档。

2.    打开分析文档,其中Q列即是所求的

3.   若显示-99999或是空白即是计算失败,可将数值改为NAN。

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

程序计算得到的

 

四、仪器数据验证

 

 

(一)仪器一致性数据对比

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

(中国科学技术大学楼顶)

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

(二)与进口大孔径闪烁仪野外数据对比

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

2023年Aiutyl-LAS大孔径闪烁仪和荷兰KIPP&ZONEN公司的LAS MKII在寿县国家气象观测台为期6个月的数据对比实验。结果分析如下:

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

结论:根据时间插值后得到的散点图所示 ,相关系数为 0.88,数据一致性很不错。

(三)野外项目案例

Aiutyl-LAS可以用来开展气溶胶通量的测量。

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

上海交通大学用户在海面安装,与EC涡度涡度相关系统做数据对比验证。

Aiutyl-LAS大口径闪烁仪

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