云境天合激光云高仪工作原理解析：依托激光测距原理输出合规云高观测结果

云境天合激光云高仪工作原理解析：依托激光测距原理输出合规云高观测结果【型号：TH-YG1，物联网一体化设备，云境天合支持定制服务】在航空气象保障、气象科研观测、大气环境监测等各类专业场景中，云高数据的精准性与合规性直接影响后续相关工作的开展质量，传统的人工目视测云方式受观测人员经验、现场光照条件的限制很大，不仅无法实现全天侯连续自动观测，输出的观测结果也很容易存在主观偏差，很难满足当下各类专业场景对云高观测的标准化、自动化要求，不少观测站点都在逐步替换传统观测设备，引入基于主动遥感技术的激光云高仪来搭建自动化云高观测体系，但很多人对这类设备的核心运行逻辑并不熟悉，很难判断不同品牌设备的观测结果是否符合行业规范要求，云境天合激光云高仪TH-YG1以成熟的激光测距原理作为核心测算基础，设备垂直向天空发射特定波段的激光脉冲，精准捕捉激光信号从发射到被云层粒子散射返回的完整过程，依托内置的标准化信号处理逻辑完成核心测算，有效过滤大气中气溶胶、雾滴等干扰信号带来的影响，最终输出契合行业观测规范要求的云高观测结果，云境天合激光云高仪TH-YG1运行逻辑不依赖人工主观判断，可在各类复杂天气条件下自动连续开展观测，为各类专业场景提供稳定合规的云高数据支撑。

一、产品概述

激光云高仪利用大气中气溶胶粒子对激光的米散射效应，探测15km以下低空大气中的尘埃、云雾等气溶胶粒子，为米散射激光雷达。与其它散射机制相比，米散射具有较大的散射面积，回波信号较大；大气气溶胶粒子大多处在较低的高度上，使之易于探测。其主要应用于机场、舰船、移动测量车及气象台站等对云底高、积分云量的测量。

二、工作原理

激光云高仪根据激光测距原理，发射器发射周期性的激光脉冲到大气中，接收器接收云层和大气的后向散射信号，处理器对接收信号进行处理，经反演运算，得到各高度大气的消光系数，从而判断云层并计算云底高度值。

三、设备组成

激光云高仪是以光电技术为核心的探测大气的智能感知设备，由探测组件、光电转换、数据采集和处理、逻辑控制、数据存储、终端软件、外壳组件等组成。原理组成见图2。

探测组件：由框架、发射分组件和接收分组件组成。框架提供支撑；发射分组件实现激光的发射；接收分组件接收回波信号并经光电转换将回波信号转化为电信号；

数据采集和处理：由电路处理板在嵌入软件控制下采集回波信号、进行数据处理、反演得到云高等信息；

逻辑控制：由电路处理板结合嵌入软件完成时序逻辑控制，控制激光器、数据采集、信息传输等按照时序要求周期性工作；

数据存储：由电路处理板结合嵌入软件周期性按照预定方式储存历史数据；

外壳组件：为设备其他组件提供支撑和保护；

吹窗组件：由风扇和PTC加热器件组成，完成防止窗口玻璃结露。上电即工作，持续吹热风；

终端软件：安装在外部终端计算机中，通过RS485/RJ45接口与电路处理板实时通讯，主要完成命令和状态检测、数据解析、数据存储、数据查询、界面显示等。

激光云高仪原理组成框图如下：

四、技术指标

4.1主要功能

设备主要功能如下：

a)能够测量显示云底高度、云层厚度、大气边界层高度、天空模糊时输出垂直能见度；

b)多层云测量功能：可测5层云，并测得每层云的云底高度、云厚及积分云量；

c)自检功能：设备可自动检测其内部主要部件的运行状态或运行参数；

d)参数设置和掉电保护功能：能够通过外部终端软件进行参数设置，同时掉电后所设置的参数仍然能够保存；

e)数据格式：符合《地面观测气象数据字典》中云高仪部分数据格式；

f)设备具备自清洁、自加热等自动控制功能；

g)具有存储3个月历史数据功能。

4.2性能指标

a)云高测量范围：15～15000m；

b)云高最小分辨力：5m；

c)可探测云层数：≥5层；

d)固定目标物距离测量误差：≤5m。

4.3物理特性

a)外形尺寸（长×宽×高）：≤320*330*480mm；

b)重量：≤20kg。

4.4电气性能

a)供电：AC220V（1±15%）、50Hz±2.5Hz；

b)功耗：≤100W。

4.5数据传输

a)接口类型:RJ45和RS485可选；

b)波特率:9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps可设；

c)数据更新周期:20s～120s连续可设。

4.6环境适应性

a)IP65防护等级

b)工作温湿度

1)环境温度：-45C～50C；

2)相对湿度：5%～100%。

c)贮存温湿度

1)环境温度：-55～60C；

2)相对湿度：5%～100%。

五、安装注意事项

a)设备安装应选择开阔场地，周边无明显遮挡物；

b)为避免阳光直射造成窗口光学系统污染，应按照如下原则安装设备：设备安装在北半球，窗口指北，设备安装在南半球，窗口指南；

c)按照设备尺寸制作合适的地基，建议尺寸不小于800*800mm。