CN108761577A - 基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，包括积分球、可调节光阑、光电探测模块、信号预处理单元、模数转换电路、中央处理单元、信号输出电路和积分球支架。本发明通过在前向散射能见度仪散射光采样区安装积分球，设计积分球的进光孔和出光孔分别指向设备的发射端和接收端，并且在积分球进光孔处设计可调节光阑模拟散射光的定量变化，实现了光源强度、光电探测***灵敏度、***准确性的检定。本发明的装置具有体积小、结构简单、易于安装、操作便捷等特点，避免了传统检定中需要将设备从外场安装拆卸至实验室进行检定的繁琐过程，也避免了反复安装可能影响测量光路准确性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及气象参数测量仪器检定技术领域，具体是一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置及方法。
背景技术
大气能见度是反映大气透明度的重要参数,也是城市灰霾、大气污染的一个重要监测指标。对能见度进行在线监测在交通安全、气象预报、大气污染治理等领域有着重要的意义。
气象学上的客观能见度定义为气象光学视程(MOR)，是指色温为2700K的白炽灯的平行光束光通量削弱为其初始值的0.05时所需通过的大气路径长度。光通量的削弱是由于大气消光引起的，因此能见度可以通过测量大气透过率或消光系数直接计算。如公式(1)：
其中，σ是大气消光系数。
目前，气象、交通安全、环境监测领域常用的前向散射能见度仪通过测量前向散射光信号反演能见度值，具有精度高、体积小、易于安装的特点。其基本原理如图1所示，测量***由发射端1和接收端2组成，两者之间有夹角θ。在两端光路中间的交汇区，称为大气散射信号采样体元3。发射端1发射的光照射到采样体元3上，其中的气溶胶粒子在各个方向上进行散射，而接收端2接收在θ角方向上的散射光，根据散射光强度进行能见度值反演。
前向散射能见度的测量基本公式如下：
其中，Vmor是前向散射能见度，I0是发射端的发射光源强度，S是测量端接收到的电信号，VN是采样体元的体积，L是采样体元到接收端或发射端的距离，G为光电转换率，包括探测器的响应度、电路增益等参数，M为角散射消光比。
用β(θ)表示角散射函数，根据mie散射原理，固定一方向上的角散射函数β(θ)和大气消光系数σ成比例常数，这个比例因子即为角散射消光比M，如公式(3)所示：
由公式(3)可以看出，对于同一种结构设计的前向散射能见度仪，在结构稳定和光源恒定的情况下，可以看成定值KS，即
目前，我国在多个领域通过前向散射能见度仪开展了能见度业务观测，由于设备在外场长期使用，光源、电子学***会趋于老化，光路也可能发生偏离，从而造成测量误差增大，因此需要周期性对设备进行光源强度、光电探测***灵敏度、***准确性的检定。由于设备一般在外场安装，将设备拆卸至实验室进行检定极为不便，这样即会消耗大量的时间和精力，也会在反复安装中可能会影响测量光路位置，导致准确性得不到保证。
因此，需要一种可在外场可以对前向散射能见度仪进行检定的装置和方法，方便、快速地对设备进行各项性能指标的检定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置及方法，能够模拟连续的散射光信号变化，实现设备的光源强度、光电探测***灵敏度、***准确性的检定。
本发明的技术方案为：
一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，包括积分球、可调节光阑、光电探测模块、信号预处理单元、模数转换电路、中央处理单元、信号输出电路和积分球支架；所述积分球的球壁上开设有进光孔和出光孔，所述进光孔的直径大于前向散射能见度仪发射端的发射光束直径，所述出光孔的直径小于前向散射能见度仪接收端的接收光束直径；所述可调节光阑设置在进光孔的后端，用于控制进入积分球的光通量大小；
所述光电探测模块安装在积分球的球壁上，用于接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；所述信号预处理单元，用于对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；所述模数转换电路，用于在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到数字量信号，并传输到中央处理单元；所述中央处理单元，用于对测量数据进行处理，得到处理结果，并传输到信号输出电路；所述信号输出电路，用于将处理结果进行上传；
所述积分球支架，用于在测量时，将所述积分球安装固定在前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得所述进光孔指向前向散射能见度仪的发射端，所述出光孔指向前向散射能见度仪的接收端。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，所述可调节光阑采用拨杆光阑。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，所述光电探测模块采用硅光电二极管。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，所述信号预处理单元包括前置放大电路、滤波电路和信号解调电路；所述前置放大电路，用于对光电转换后的微弱电信号进行放大后传输到滤波电路；所述滤波电路，用于对前向散射能见度仪发射脉冲光信号频率上的电信号进行带通滤波，并将得到的消除干扰后的脉冲信号传输到信号解调电路；所述信号解调电路，用于对接收到的脉冲信号进行解调，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，所述中央处理单元采用单片机。
所述的一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，包括以下步骤：
a、光源强度的检定步骤，具体包括：
a1、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
a2、将可调节光阑调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束全部进入积分球；
a3、光电探测模块接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；信号预处理单元对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；模数转换电路在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑全开状态下光电探测模块收集的光功率信号Pad；
a4、中央处理单元利用以下公式计算出光源强度信号P：
P＝Pad/Kd
其中，Kd为通过标准能量光源实验获得的常数；
a5、采用以下公式计算光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度，如果偏离程度超出预设阈值范围，则判定光源老化或故障，通过信号输出电路输出报警信号：
其中，η表示光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度；
b、光电探测***灵敏度的检定步骤，具体包括：
b1、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
b2、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
b3、光电探测模块接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；信号预处理单元对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；模数转换电路在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑从全闭状态至全开状态过程中光电探测模块收集的光功率信号Pbdmin～Pbdmax，其中Pbdmin对应可调节光阑全闭状态下光电探测模块收集的光功率信号，Pbdmax对应可调节光阑全开状态下光电探测模块收集的光功率信号；
b4、在可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态的过程中，记录待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号Pbsmin～Pbsmax，其中，Pbsmin对应可调节光阑全闭状态下待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号，Pbsmax对应可调节光阑全开状态下待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号；
b5、采用以下公式计算待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度，如果光电探测***灵敏度小于标准值，则需要对待测前向散射能见度仪进行重新调试：
其中，d表示待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度；
c、***准确性的检定步骤，具体包括：
c1、将积分球通过积分球支架安装固定在标准前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
c2、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使标准前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
c3、选取可调节光阑的若干个不同开放状态作为测量点，并记录标准前向散射能见度仪在选取的各个测量点测量到的能见度值Vi；
c4、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
c5、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
c6、记录待测前向散射能见度仪在步骤c3中选取的各个测量点测量到的能见度值V′i；
c7、采用以下公式计算每个测量点的误差，如果存在误差超出预设阈值范围的测量点，即判定待测前向散射能见度仪的***准确性为不合格：
其中，εi表示第i个测量点的误差，Vi表示标准前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，V′i表示待测前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，i＝1,2,…,n；n表示选取的测量点的个数。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，步骤a5和步骤c7中的预设阈值范围均为±10％。
所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，步骤c3中选取可调节光阑的若干个不同开放状态作为测量点，具体为选取可调节光阑全闭状态、1/4全开状态、1/2全开状态、3/4全开状态以及全开状态作为测量点。
本发明的有益效果为：
(1)本发明在前向散射能见度仪的光散射采集区使用积分球收集、测量发射光信号，可降低测量时入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，降低了对收集和发射光路的设计精度要求，也降低了外界空气湍流使光斑抖动产生的测量误差；
(2)本发明中光电探测模块的光敏面始终被积分球内的散射光所充满，降低了因光电探测模块位于不同位置时其响应不一致造成的误差，利用积分球入射和出射光比例关系实现对光源强度的精确测量；
(3)本发明中通过对安装在积分球上的光电探测模块的采集信号与设备接收端接收到的测量信号进行比较，实现设备光电探测***灵敏度的检定；
(4)现有技术一般是通过加散射板的方法快速实现前向散射能见度仪准确性的判断，但往往只能实现几个点的检测和标定，而本发明采用可调节光阑，可以实现入射光通量的连续可调，并通过预先标定好的积分球，可实现对前向散射能见度仪进行多个测量点甚至是连续全量程的***准确性检测；
(5)本发明可以在外场直接对设备进行性能的检定，具有实用性强、操作简单、快速、高效、准确等优点。
附图说明
图1是前向散射能见度仪测量原理图；
图2是本发明的装置结构示意图；
图3是本发明具体实施例中的可调节光阑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图2所示，一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，包括积分球4、可调节光阑5、光电探测模块6、信号传输线7、前置放大电路8、滤波电路9、信号解调电路10、模数转换电路11、中央处理单元12、信号输出电路13和积分球支架14。积分球4即是个中空的球体，外壁由金属构成，内壁涂有扩散率很高的物质硫酸钡。积分球4的球壁上开设有进光孔41和出光孔42。
积分球支架14将积分球4安装固定在前向散射能见度仪发射端1与接收端2之间的光路交汇点处，确保进光孔41精确对应前向散射能见度仪的发射端1，出光孔42精确对应前向散射能见度仪的接收端2。进光孔41的直径大于前向散射能见度仪发射端1的发射光束直径，确保发射光束可以全部照射进入积分球4内部。出光孔42的直径小于前向散射能见度仪接收端2的接收光束直径，确保积分球4出光光束可以全部照射进入接收端2内。可调节光阑5设置在进光孔41的后端，靠近积分球4内部一侧，本实施例中可调节光阑5采用拨杆光阑，如图3所示，通过拨杆51控制通光光阑52大小，即控制进入积分球4的光通量大小。
光电探测模块6采用硅光电二极管，安装在积分球4的球壁上，接收积分球4内壁上的反射光信号，进行光电转换后通过信号传输线7传输到前置放大电路8。前置放大电路8对光电转换后的微弱电信号进行放大后传输到滤波电路9。滤波电路9主要是对前向散射能见度仪发射脉冲光信号频率上的电信号进行带通滤波，消除其它光、电干扰信号，并将得到的消除干扰后的脉冲信号传输到信号解调电路10。信号解调电路10对接收到的脉冲信号进行解调，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路11。模数转换电路11在中央处理单元12的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到数字量信号，并传输到中央处理单元12。中央处理单元12采用单片机，负责整个检定装置的控制功能，包括行采集控制、模数转换控制、输出处理结果等。信号输出电路13将测量到的数据结果上传到监控计算机，以便后台处理。
一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，包括以下步骤：
a、光源强度的检定步骤，具体包括：
a1、将积分球4通过积分球支架14安装固定在待测前向散射能见度仪发射端1与接收端2之间的光路交汇点处，确保进光孔41轴线与发射端1的发射光束轴线重合，出光孔41轴线与接收端2的接收光束轴线重合。
a2、将可调节光阑5调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端1的发射光束全部进入积分球4。
a3、光电探测模块6接收积分球4内壁上的反射光信号，进行光电转换后通过信号传输线7传输到前置放大电路8；前置放大电路8对光电转换后的微弱电信号进行放大后传输到滤波电路9；滤波电路9对前向散射能见度仪发射脉冲光信号频率上的电信号进行带通滤波，并将得到的消除干扰后的脉冲信号传输到信号解调电路10；信号解调电路10对接收到的脉冲信号进行解调，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路11；模数转换电路11在中央处理单元12的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑5全开状态下光电探测模块6收集的光功率信号Pad。
a4、中央处理单元12利用公式(5)计算出光源强度信号P：
P＝Pad/Kd (5)
其中，Kd为通过标准能量光源实验获得的常数。
a5、采用公式(6)计算光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度，如果偏离程度超出±10％，则判定光源老化或故障，通过信号输出电路输出报警信号：
其中，η表示光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度。
b、光电探测***灵敏度的检定步骤，具体包括：
b1、将积分球4通过积分球支架14安装固定在待测前向散射能见度仪发射端1与接收端2之间的光路交汇点处，确保进光孔41轴线与发射端1的发射光束轴线重合，出光孔42轴线与接收端2的接收光束轴线重合。
b2、将可调节光阑5从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端1的发射光束从零至全部逐渐进入积分球4。
b3、光电探测模块6接收积分球4内壁上的反射光信号，进行光电转换后通过信号传输线7传输到前置放大电路8；前置放大电路8对光电转换后的微弱电信号进行放大后传输到滤波电路9；滤波电路9对前向散射能见度仪发射脉冲光信号频率上的电信号进行带通滤波，并将得到的消除干扰后的脉冲信号传输到信号解调电路10；信号解调电路10对接收到的脉冲信号进行解调，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路11；模数转换电路11在中央处理单元12的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑5从全闭状态至全开状态过程中光电探测模块6收集的光功率信号Pbdmin～Pbdmax，其中Pbdmin对应可调节光阑5全闭状态下光电探测模块6收集的光功率信号，Pbdmax对应可调节光阑5全开状态下光电探测模块6收集的光功率信号。
b4、在可调节光阑5从全闭状态逐渐调至全开状态的过程中，记录待测前向散射能见度仪接收端2通过积分球4上的出光孔42采样到的光功率信号Pbsmin～Pbsmax，其中，Pbsmin对应可调节光阑5全闭状态下待测前向散射能见度仪接收端2通过积分球4上的出光孔42采样到的光功率信号，Pbsmax对应可调节光阑5全开状态下待测前向散射能见度仪接收端2通过积分球4上的出光孔42采样到的光功率信号。
b5、采用公式(7)计算待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度，如果光电探测***灵敏度小于标准值，则需要对待测前向散射能见度仪进行重新调试：
其中，d表示待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度。
c、***准确性的检定步骤，具体包括：
c1、将积分球4通过积分球支架14安装固定在标准前向散射能见度仪发射端1与接收端2之间的光路交汇点处，确保进光孔41轴线与发射端1的发射光束轴线重合，出光孔42轴线与接收端2的接收光束轴线重合。
c2、将可调节光阑5从全闭状态逐渐调至全开状态，使标准前向散射能见度仪发射端1的发射光束从零至全部逐渐进入积分球4。
c3、选取可调节光阑5全闭状态、1/4全开状态、1/2全开状态、3/4全开状态以及全开状态作为测量点，并记录标准前向散射能见度仪在选取的各个测量点测量到的能见度值Vi，i＝1,2,…,5(也可以记录更多不同开放状态，对全量程进行更多测量点的准确性检测)。
c4、将积分球4通过积分球支架14安装固定在待测前向散射能见度仪发射端1与接收端2之间的光路交汇点处，确保进光孔41轴线与发射端1的发射光束轴线重合，出光孔42轴线与接收端2的接收光束轴线重合。
c5、将可调节光阑5从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端1的发射光束从零至全部逐渐进入积分球4。
c6、记录可调节光阑5全闭状态、1/4全开状态、1/2全开状态、3/4全开状态以及全开状态下待测前向散射能见度仪测量到的能见度值V′i，i＝1,2,…,5。
c7、采用公式(8)计算每个测量点的误差，如果存在误差超出±10％的测量点，即判定待测前向散射能见度仪的***准确性为不合格：
其中，εi表示第i个测量点的误差，Vi表示标准前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，V′i表示待测前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，i＝1,2,…,5。
本发明的测量原理：
前向散射能见度仪发射端发出功率为P的光照射到积分球的内壁上，由于入射光在积分球的内表面形成多次漫反射，因此，无数次反射后光电探测模块收集的功率为Pd：
定义：
其中，A是积分球内表面积，m是积分球内表面的反射率，δ是光电探测模块表面积，F是中间变量，r是光电探测模块表面的反射率，Rd是进光孔、出光孔表面的反射率，S是进光孔、出光孔表面积。
当F<1，
即：Pd＝KdP (13)
同理，出光孔上输出的光功率Ps：
当F<1，
即：Ps＝KsP (16)
当光电探测模块、出光孔、进光孔、积分球尺寸、积分球内部反射材料等因素确定后，Kd、Ks都是常数，由公式(13)、(16)可以看出，光电探测模块的接收光功率Pd与光源的光功率P成比例关系，出光孔的接收光功率Ps与光源的光功率P成比例关系，而比例系数Kd、Ks可以通过标准能量光源实验获得。
本发明通过在前向散射能见度仪散射光采样区安装积分球，设计积分球的进光孔和出光孔分别指向设备的发射端和接收端，并且在积分球进光孔处设计可调节光阑模拟散射光的定量变化，实现了光源强度、光电探测***灵敏度、***准确性的检定。本发明的装置具有体积小、结构简单、易于安装、操作便捷等特点，避免了传统检定中需要将设备从外场安装拆卸至实验室进行检定的繁琐过程，也避免了反复安装可能影响测量光路准确性的问题。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，其特征在于：包括积分球、可调节光阑、光电探测模块、信号预处理单元、模数转换电路、中央处理单元、信号输出电路和积分球支架；所述积分球的球壁上开设有进光孔和出光孔，所述进光孔的直径大于前向散射能见度仪发射端的发射光束直径，所述出光孔的直径小于前向散射能见度仪接收端的接收光束直径；所述可调节光阑设置在进光孔的后端，用于控制进入积分球的光通量大小；
所述光电探测模块安装在积分球的球壁上，用于接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；所述信号预处理单元，用于对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；所述模数转换电路，用于在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到数字量信号，并传输到中央处理单元；所述中央处理单元，用于对测量数据进行处理，得到处理结果，并传输到信号输出电路；所述信号输出电路，用于将处理结果进行上传；
所述积分球支架，用于在测量时，将所述积分球安装固定在前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得所述进光孔指向前向散射能见度仪的发射端，所述出光孔指向前向散射能见度仪的接收端。
2.根据权利要求1所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，其特征在于：所述可调节光阑采用拨杆光阑。
3.根据权利要求1所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，其特征在于：所述光电探测模块采用硅光电二极管。
4.根据权利要求1所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，其特征在于：所述信号预处理单元包括前置放大电路、滤波电路和信号解调电路；所述前置放大电路，用于对光电转换后的微弱电信号进行放大后传输到滤波电路；所述滤波电路，用于对前向散射能见度仪发射脉冲光信号频率上的电信号进行带通滤波，并将得到的消除干扰后的脉冲信号传输到信号解调电路；所述信号解调电路，用于对接收到的脉冲信号进行解调，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路。
5.根据权利要求1所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置，其特征在于：所述中央处理单元采用单片机。
6.根据权利要求1所述的一种基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、光源强度的检定步骤，具体包括：
a1、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
a2、将可调节光阑调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束全部进入积分球；
a3、光电探测模块接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；信号预处理单元对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；模数转换电路在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑全开状态下光电探测模块收集的光功率信号Pad；
a4、中央处理单元利用以下公式计算出光源强度信号P：
P＝Pad/Kd
其中，Kd为通过标准能量光源实验获得的常数；
a5、采用以下公式计算光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度，如果偏离程度超出预设阈值范围，则判定光源老化或故障，通过信号输出电路输出报警信号：
其中，η表示光源强度信号P与标准值Pb的偏离程度；
b、光电探测***灵敏度的检定步骤，具体包括：
b1、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
b2、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
b3、光电探测模块接收积分球内壁上的反射光信号，进行光电转换后传输到信号预处理单元；信号预处理单元对接收到的光电转换信号进行预处理，得到光电转换信号的电压值，并传输到模数转换电路；模数转换电路在中央处理单元的控制下，对接收到的光电转换信号的电压值进行模数转换，得到可调节光阑从全闭状态至全开状态过程中光电探测模块收集的光功率信号Pbdmin～Pbdmax，其中Pbdmin对应可调节光阑全闭状态下光电探测模块收集的光功率信号，Pbdmax对应可调节光阑全开状态下光电探测模块收集的光功率信号；
b4、在可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态的过程中，记录待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号Pbsmin～Pbsmax，其中，Pbsmin对应可调节光阑全闭状态下待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号，Pbsmax对应可调节光阑全开状态下待测前向散射能见度仪接收端通过积分球上的出光孔采样到的光功率信号；
b5、采用以下公式计算待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度，如果光电探测***灵敏度小于标准值，则需要对待测前向散射能见度仪进行重新调试：
其中，d表示待测前向散射能见度仪的光电探测***灵敏度；
c、***准确性的检定步骤，具体包括：
c1、将积分球通过积分球支架安装固定在标准前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
c2、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使标准前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
c3、选取可调节光阑的若干个不同开放状态作为测量点，并记录标准前向散射能见度仪在选取的各个测量点测量到的能见度值Vi；
c4、将积分球通过积分球支架安装固定在待测前向散射能见度仪发射端与接收端之间的光路交汇点处，使得进光孔轴线与发射端的发射光束轴线重合，出光孔轴线与接收端的接收光束轴线重合；
c5、将可调节光阑从全闭状态逐渐调至全开状态，使待测前向散射能见度仪发射端的发射光束从零至全部逐渐进入积分球；
c6、记录待测前向散射能见度仪在步骤c3中选取的各个测量点测量到的能见度值Vi′；
c7、采用以下公式计算每个测量点的误差，如果存在误差超出预设阈值范围的测量点，即判定待测前向散射能见度仪的***准确性为不合格：
其中，εi表示第i个测量点的误差，Vi表示标准前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，Vi′表示待测前向散射能见度仪在选取的第i个测量点测量到的能见度值，i＝1,2,…,n；n表示选取的测量点的个数。
7.根据权利要求6所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，其特征在于：步骤a5和步骤c7中的预设阈值范围均为±10％。
8.根据权利要求6所述的基于积分球的前向散射能见度仪外场检定装置的检定方法，其特征在于：步骤c3中选取可调节光阑的若干个不同开放状态作为测量点，具体为选取可调节光阑全闭状态、1/4全开状态、1/2全开状态、3/4全开状态以及全开状态作为测量点。
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