一种简易的透射式能见度测量装置的设计方案

　　0 引言

　　能见度即目标物的能见距离，是指观测目标物时，能从背景中分辨出目标物的最大距离。近年来，由于种种原因，世界各地大气能见度越来越低，温室效应也日趋明显，雾霾、沙尘暴等成为人们热议的话题，国防工业生产和百姓日常生活都受到极大影响。加强空气中CO2和能见度测量迫在眉睫。

　　目前国际上已经研制出的能见度仪器有透射式和散射式两大类，而我国能见度测量仪器的研究还未成熟。

　　本文提出一种简易的透射式能见度测量装置的设计方案，同时配备CO2 检测功能。利用单片机控制，集测量、显示于一体，仪器简单实用，测量结果一目了然。体积小易携带，数据实时性好，灵活度大。实验验证，本方案基本满足日常生活所需。

　　1 测量装置原理及构成框图

　　该装置包含了能见度测量系统和CO2 测量系统，如图1所示。

　　光的衰减是由沿光束路径上微粒的散射和吸收造成的，在能见度测量系统中，激光发射管发射激光，硅光电池检测采样空间内水平空气柱的光透过率，光信号转换成电压信号，此时电压的变化即反映了能见度的变化，本装置通过单片机控制多个LED灯，直观反映被测环境能见度的大小。在CO2 测量系统中，CO2 传感器使用MG811，该传感器采用固体电解质电池原理，采样传感器敏感电极与参考电极间的电势差（EMF），该电势差经过放大和温度补偿输入单片机，公式修正转换成CO2浓度值并通过LCD液晶屏显示，用蜂鸣器对高浓度CO2条件报警。

　　2 硬件和软件设计

　　2.1 硬件设计

　　该装置硬件电路可分为信号采集电路、控制电路和显示电路三部分，该装置主要功能框图如图2所示。

　　其中信号采集电路包括激光发射端、光敏接收端和CO2 传感电路，用于采集待测信号。控制电路为信号放大电路和数据控制处理单元，用于对采样到的数据进行分析和处理。显示电路包括能见度分级显示电路、CO2 浓度显示和报警电路，实时输出结果，直观反映当前环境的能见度和CO2 浓度。系统主要功能电路图如图3所示。