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原文传递用于测量雪面雪粒径的测量装置及测量方法

专利名称：	用于测量雪面雪粒径的测量装置及测量方法
摘要：	本发明提供了一种用于测量雪面雪粒径的测量装置和测量方法。测量装置包括底部形成有用于检测待测雪面的检测窗口的积分球、用于发射光线的发光模块、用于接收从待测雪面反射的光线并将光线的强度信号转换为电压信号的光电模块、检测积分球的环境温度的温感模块、以及控制器。控制器包括控制单元和计算单元，计算单元配置为获取电压信号的输出电压并根据温度补偿算法和环境温度对输出电压进行温度补偿，并进一步根据补偿后的电压值计算待测雪面的反射率及雪粒径。本发明的测量装置通过光电手段及温度补偿算法测量雪面反射率并进一步结合雪密度计算雪粒径，可提高测量结果的精度和一致性，并显著提高了效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国气象科学研究院
发明人：	丁明虎;杜福嘉;温海焜;王飞腾;田彪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910483042.8
公开号：	CN110243730A
代理机构：	北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	薛峰;刘长江
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街46号
主权项：	1.一种用于测量雪面雪粒径的测量装置，包括：积分球，其底部形成有检测窗口，用于检测待测雪面；发光模块，配置为发射光线；光电模块，配置为接收从所述待测雪面反射的光线，并将光线的强度信号转换为电压信号；以及控制器，包括控制单元和计算单元，所述计算单元配置为获取所述电压信号的输出电压并根据所述输出电压计算所述待测雪面的反射率，并进一步根据预置的雪密度计算所述待测雪面的雪粒径；且所述测量装置还包括：温感模块，配置为检测所述积分球的环境温度T(t)；其中所述计算单元还配置为根据温度补偿算法和所述环境温度T(t)对所述输出电压进行温度补偿，并根据补偿后的电压值计算所述反射率。 2.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述积分球为内壁涂有白色漫反射材料的球缺。 3.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述积分球的顶部开设有进光孔，所述发光模块设置在所述进光孔内；所述积分球的侧部开设有接收孔，所述光电模块设置在所述接收孔内。 4.根据权利要求3所述的测量装置，还包括：遮光栅，设置于所述进光孔的下方，以防止所述发光模块发射的光线直射所述待测雪面。 5.根据权利要求1或3所述的测量装置，其中所述发光模块配置为发射近红外光线，且该近红外光线的波长为895nm～1005nm；和/或所述光电模块的光谱响应范围为320nm～1100nm。 6.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述控制器还包括：显示单元，配置为获取并显示所述反射率和雪粒径；和/或存储单元，配置为存储所述反射率和雪粒径；和/或通讯单元，配置为将所述反射率和雪粒径传输至终端设备。 7.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述温度补偿算法包括：当所述环境温度T(t)不变时， f(t)＝f(T(t))；当所述环境温度T(t)单调增大时，当所述环境温度T(t)单调降低时，其中，f(t)为补偿温度迟滞后的电压；n为环境温度序列；αk，βk分别表示温度序列中各序列的最大值和最小值；f(αk，βk)为温度从αk下降到βk时光电模块的输出电压；f(αk，βk-1)是温度从αk下降到βk-1时光电模块的输出电压；f(T(t))为环境温度为T(t)时光电模块的输出电压；f(T(t)，βn)为温度从T(t)下降到βn时光电模块的输出电压；f(αn，T(t))为温度从αn下降到T(t)时光电模块的输出电压；f(αn，βn-1)为温度从αn下降到βn-1时光电模块的输出电压。 8.根据权利要求7所述的测量装置，其中所述反射率的计算公式为： Y＝b0+b1x+b2x2+…+bnxn 其中，Y为所述待测雪面的反射率；x为温度补偿后的电压值f(t)；b0，b1，…，bn是与x无关的参数，通过所述测量装置测量多个在所述发光模块的中心波长下反射率已知的标准板的反射率获得。 9.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述温感模块的数量为两个，分别设置在所述积分球的顶部和侧部；且所述环境温度T(t)为两个所述温感模块的感测温度的平均值。 10.一种用于测量雪面雪粒径的测量方法，包括：控制发光模块发射光线，控制光电模块接收从待测雪面反射的光线并将光线的强度信号转换为电压信号；获取所述电压信号的输出电压，并根据温度补偿算法和环境温度T(t)对所述输出电压进行温度补偿；获取温度补偿后的电压值，并根据该电压值计算待测雪面的反射率，并进一步根据预置的雪密度计算待测雪面的雪粒径。
所属类别：	发明专利