云高仪-CL31..ppt

云高仪CL31 用户培训 内容 介绍 CL31主要特点 LIDAR操作原理 单光学镜头 云的逻辑判断 设备安装 硬件设备 通讯 数据信息类型 线路连接 命令 维护和保养 实际操作 命令和通讯 维护 故障排除和更换备件 云高CL31 主要功能 范围0 25 000ft 0 7500m 增强型的光学镜头 全范围之高精度 全天候之高性能 DSP基于高速电子设备 2秒钟测量周期 增加内部监控功能 自动运行更加可靠 自动排查故障帮助 数据有效性高 二极管激光雷达眼部保护 高性能和数据有效性 基于强大的数字信号处理器 更快 2秒钟测量周期 10kHz脉冲频率 精细算法 高分辨率后散射分布报告模块化设计 容易维修和保养 户外容易更换模块 收 发机更换不需重新进行光学校准 针对恶劣天气的设计 防护设施 使用吹风机和加热器保证在雨天和极限温度中可靠运行倾斜设计 倾斜用于雨天和避免冰晶镜面反射的进一步保护 自动倾角测量和校正容易打开内部 雨中也可快速保养可靠的遮阳保护 光学滤镜代替机械窗板 增加内部监控 内部监控保证可靠运行 激光功率 接收机灵敏度 内部电压 窗口污染 内部温度 光学校准故障期间自动分析错误 假设状态信息里指出在可疑模块中有一个错误并且用LED显示出来 通过数据线可利用状态信息进行远程故障排除 LIDAR 激光雷达 作用原理 LIDAR 光的探测和测距LIghtDetectionAndRanging高速光脉冲 100ns 射向天空接收机监测微粒产生的后散射光反射层的高度由时间确定 光速是30cm ns 1ft ns 使用叠加的方法增加信噪比率 激光脉冲宽度 增强信号的光学透镜 透镜分为发射区和接收区透镜的中部聚焦输出激光束 外部使后散射光平行到达接收机一个中间带孔的斜面透镜来区分无需复杂的串扰补偿技术发射脉冲束和接收路径同轴使机械校准更稳定 信号光学透镜的优点 在低海拔的安全临界高度上信号依然是稳定和有效的 实际上测量范围从0高度开始激光束和接收路径的很好交迭降低了多重反射的影响 在降水和有雾的时候可以得到更一致的操作机械校准更稳定紧凑的机械设计 光学信号的比较 小雨和低云 光学信号的比较 雾 计算返回信号强度的LIDAR公式 Pr z istheinstantaneouspowerreceivedfromdistancez Watts W Eoistheeffectivepulseenergy takingallopticsattenuationintoaccount Joules J 1J 1Watt second cisthespeedoflight meterspersecond m s Aisthereceiveraperture m2 Zisthedistanceinquestion m z isthevolumebackscattercoefficientatz m 1srad 1 isthetwo wayatmospherictransmittance equalsto1inaclearweather 涉及能见度的消光系数 假设 z 与 z 间是线性关系 LIDAR公式能够成立 b z ks z k比例常数s消光系数VMOR能见度 5 对比度 s 3 V小的消光系数 高能见度 CL31信号测量周期 信号叠加 Usefulsignaladdsbythenumberofprofiles Noiseaddsbythesquarerootofthenumberofprofiles 信号叠加 测距标准 后散射层转换 什么是云 云没有一个普遍的定义VAISALA的定义 能见度低于极限能见度明显变化即 云底 存在定义基本上取决于人的观测和长期测量经验假如不符合定义 CL31报告碧空或垂直能见度垂直能见度信息包含有安全限度 CL31云的测量逻辑 CL31 安装 CL31安装 将CL31安装到基础上 CL31外部电缆插座 使用倾斜特点 CL31 硬件单元 CL31测量单元 CL31运行单元框图 CLT311激光发射器 CLR311接收机 CLE311云高仪驱动板 获得数据 CLE311云高仪驱动板 CPU和外围设备 CLE311云高仪驱动板 电源 CLP311线路和电源接口部件 CLH内部加热器部件 CL31 通讯 CL31数据信息 CL31数据信息2 CL31信息11格式实例 根据所选层面的长度 全信息长度为92 3956 2031或7606字符控制符在终端程序中是不可见的 信息1解释 第1行 信息1解释 第2行 第一个数字 表示如下探测状态 0无明显后散射1检测到第1层云底2检测到第2层云底3检测到第3层云底4全部阴暗但无云底被检测5部分阴暗但探测到透明天空 用于运算的原始数据丢失或不可信 第2个数字 云信息如下 警告和报警信息如下 如果探测状态是1 2或3 云底高0自检OK如果探测状态是0或5 W至少一个警告 无报警如果探测状态是4 VV和高度最大值信号A至少一个报警 报警 警告和内部状态信息 报警 警告和内部状态信息 S1 b47 800000000000 发射机关闭 A b46 400000000000 发射机故障 A b45 200000000000 接收机故障 A b44 100000000000 电压故障 A S2 b43 080000000000 校准失败 A b42 040000000000 存储器错误 A b41 020000000000 光路障碍 A b40 010000000000 接收机饱和 A S3 b39 008000000000 备用 A b38 004000000000 备用 A b37 002000000000 备用 A b36 001000000000 备用 A S4 b35 000800000000 备用 A b34 000400000000 备用 A b33 000200000000 同轴电缆故障 A b32 000100000000 云高仪驱动板故障 A 报警 警告和内部状态信息 续 S5 b31 000080000000 窗口污染 W b30 000040000000 电池电压低 W b29 000020000000 发射机死机 W b28 000010000000 高湿度 W S6 b27 000008000000 备用 W b26 000004000000 吹风机故障 W b25 000002000000 备用 W b24 000001000000 湿度传感器故障 W S7 b23 000000800000 加热器故障 W b22 000000400000 高背景辐射 W b21 000000200000 云高仪驱动板故障 W b20 000000100000 电池故障 W S8 b19 000000080000 激光监测器故障 W b18 000000040000 接收机警告 W b17 000000020000 倾角大于45度警告 W b16 000000010000 备用 W 报警 警告和内部状态信息 续 S9 b15 000000008000 吹风机开 S b14 000000004000 吹风机加热器开 S b13 000000002000 内部加热器开 S b12 000000001000 电池供电 S S10 b11 000000000800 备份 单序列模式 S b10 000000000400 自检进行中 S b09 000000000200 服务模式开 人工设置关 S b08 000000000100 备用 S S11 b07 000000000080 运行时单位是米 其它为英尺 S b06 000000000040 吹风机手动控制开 S b05 000000000020 应答模式开 S b04 000000000010 备用 S S12 b03 000000000008 备用 S b02 000000000004 备用 S b01 000000000002 备用 S b00 000000000001 备用 S 信息1解释 第3行 信息15中省略 00100参数比例 100 是正常的 0 99999 10后散射层分辨率 单位米770采样截面长度 385 770 1400 or1500 98激光脉冲能量 工厂设置标称的百分数 0 999 34激光温度 50 99 099窗口透射率评估 0 100 12倾角以垂直为准 度 0 90 621背景光 毫伏 内部ADC输入 0 2500 L0112HN15长 短脉冲 脉冲数量0112 1024 高 低增益 窄 宽带宽 15 30MHz采样频率139探测到的正常的后散射数据 0 999 总和 乘以比例系数1e4 当比例系数为100时 范围是0 0 09991 srad 信息1解释 第4行 信息15中省略 标准灵敏度的 双路衰减的后散射层单位1 10000sradkm 除非用SCALE参数重新确定比例每个采样都用20 bitHEXASCII字符集编码 首先是最高有效位 2 S补足每行的长度5倍于层面 2的长度 信息1解释 第5行 正文结束符1a3f校验和数 CRC16 循环冗余码校验算法 传输结束符 回车和换行 信息2的天空环境行 3第一个数据是探测状态 表示如下 0 8第一层云量inoktas9垂直能见度 1数据丢失 天空环境选择无效或云高仪处于备份模式99数据不足 开机后 055第二个数据 第一层云的高度一直到5个云量和层高 如果云量是0则对应的层高表示为 报告内容是100ft或10m 这取决于英尺或米的选择 注 开始行有2个字符位 状态信息示例 部分1 2 状态信息示例 部分2 2 状态信息解释 1和2行 与信息1相同 除非信息类型是S 3 8行 硬件单元的报警状态 9行 运行模式和自动校准设置 10行 测量模式和测量间隔 状态信息解释 续 11 15行 发射机脉冲长度 正常使用长 脉冲 可选短 激光功率控制值 每一测量周期脉冲的数量 默认值16384 激光脉冲频率 默认值10kHz 接收机增益 正常使用高 增益 雾或大雪时可能降低 接收机滤波器带宽 默认值窄 接收机信号采样比 决定测量的垂直解析度 默认值15MHz对应10m 状态信息解释 续 16和17行 评估窗口透射率 90 100 对应清洁 如果此值降到70 则给出窗口污染警告 CLM311测量激光脉冲功率 在内部单元给出并且用 数与工厂设置进行比较 软件使其值保持在95 105 之间 CLR311测量背景辐射 状态信息解释 续 18和19行 倾角以垂直为准 度 显示2个垂直分量 选装的湿度传感器测量内部RH 20 23行 测量出的温度值 状态信息解释 续 24 25行 内部加热器 吹风机和吹风机加热器的状态 26和27行 系统状态 正常OK 除非有警告或报警 故障 如果出现一个故障CL31就会指出故障模块 括号中的第2选项 CL31 命令 维护权限接入CL31 顶级命令集 CL31用户级命令1 12 CL31用户级命令2 12 CL31用户级命令3 12 CL31用户级命令4 12 CL31用户级命令5 12 CL31用户级命令6 12 CL31用户级命令7 12 CL31用户级命令8 12 CL31用户级命令9 12 CL31用户级命令10 12 CL31用户级命令11 12 CL31用户级命令12 12 CL31高级命令1 5 CL31高级命令2 5 CL31高级命令3 5 CL31高级命令4 5 CL31高级命令5 5 CL31 维护和服务 定期维护 窗户清洁间隔依据当地条件使用水和清洁布避免刮伤窗户使用中性洗涤剂或光学清洗剂吹风机运行检查如果窗口被污染 检查窗口的连接看吹风机是否打开 例如用一张纸条 门垫圈的检查检查门垫圈和接触面是否清洁检查电池每年一次目视检查是否有渗漏或膨胀报警 警告检查数据信息是否有报警或警告 排除故障的主要步骤 清洁窗口 检查光路是否有障碍 如果在室内 使用可选的遮光盖 用移动电脑建立一个维护连接 复位后查看是否正确开始运行并检查CLE311板上的LEDs状态应显示绿灯 激光开LED应在2秒间隔闪烁 检查吹风机 复位后应自动打开 3分钟后LED亮且吹风机关闭 检查状态信息 更换可疑模块 如果没有报警 警告出现 比较云高仪读数与人工观测数据 或如果没有适合的数据 做一次固定目标的测试 报警信息解释1 2 报警信息解释2 2 警告信息解释1 4 警告信息解释2 4 警告信息解释3 4 警告信息解释4 4 其他问题1 2 其他问题2 2 技术数据I 测量范围 0 7 5km 0 25 000ft 测量间隔 2 120s报告分辨率 5m 10ft 数据信息 云高采样数 达到3层 和状态云高采样数 状态和后散射面云高采样数 状态和监控数据CT12K CT25K LD 25 40模拟眼睛保护 等级1M IEC EN60825 1 激光器 910nm二极管 脉冲频率10kHz输