CN113340856B - 一种光传感器的噪声去除算法及其能见度计算方法 - Google Patents

一种光传感器的噪声去除算法及其能见度计算方法 Download PDF

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CN113340856B CN202110620068.XA CN202110620068A CN113340856B CN 113340856 B CN113340856 B CN 113340856B CN 202110620068 A CN202110620068 A CN 202110620068A CN 113340856 B CN113340856 B CN 113340856B
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Abstract

本发明的一种光传感器的噪声去除算法，通过如下步骤实现：步骤一，先计算出实际接收光子数
Figure DDA0003099463080000011
步骤二，利用数理统计方法对步骤一的接收光子数Ci与输出光强值Ii做线性回归，计算得出Bi＝Cr0；步骤三，计算出光电传感器的接收装置的接收光子数真值
Figure DDA0003099463080000012
本发明的一种光传感器的噪声去除算法，在对光电传感器的数值进行计算时利用接收光子数真值为计算可能检测装置的计算较为精准，使检测装置在对光电传感器的数值计算时能将环境温度变而产生噪声的数值去除。本发明的噪声去除算法可应用到采用光电传感器的不同检测装置中。

Description

一种光传感器的噪声去除算法及其能见度计算方法
技术领域
本发明涉及光检测领域,特别涉及光传感器的噪声去除算法及采用此噪声去除算法来计算能见度的计算方法。
背景技术
众所周知，在一些检测装置中测量数据的采集会采用不同类型传感器，其中光电传感器的原理是其发射装置发出的光由空气衰减被光电传感器的接收装置接收并转换成电信号，再收输入电路、运算放大器等检测电路处理，最终输出为光子数，利用得到的光子数来进行检测装置的结果计算。而光电传感器在测试时，通常情况下会因环境温度变化而产生的散粒噪声是均匀分布噪声，即其噪声的数值大小以及符号是固定不变的，它常常作为一个常量出现，使噪声会对测量结果产生影响，因此光传感器在检测装置应用时，环境温度产生的噪声会对检测数据带来一定影响，造成检测不精准。特别是，若此光传感器用于能见度检测时，若光传感器得到的数据不精准时会使能见度的检测较为不精准，从而给行车带来安全隐患。
为此，本发明人对上述问题进行深入研究，遂由本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除了环境温度变化而产生的噪声对光传感器的检测造成影响的光传感器的噪声去除算法。
本发明的另一目的在于提供一种检测精准的采用光传感器的能见度计算方法。
为了达成上述目的，本发明的解决方案如下所述：一种光传感器的噪声去除算法,通过如下步骤实现：
步骤一，给光电传感器的发射装置输入n(n>3)个线性变化的电流值，使光电传感器的发射装置输出不同的输出光强Ii(i＝1，2，3…,n)，在n个不同的光强值Ii下，光电传感器的接收装置实际接收到不同的电流值Ai(i＝1，2，3…,n)，并得到不同的接收光子数Ci(i＝1，2，3…,n)，因环境温度变化会引起的暗电流，设暗电流为AT，则，光电传感器的接收装置的接收电流值
Figure BDA0003099463060000021
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000022
是在当前输入光强下发射装置的光照射至光接收装置时得到的接收电流真值，接收装置的实际接收光子数
Figure BDA0003099463060000023
(i＝1，2，3…，n)，其中
Figure BDA0003099463060000024
是由接收电流真值
Figure BDA0003099463060000025
产生的接收光子数真值，Cr0是由暗电流AT产生的光子数，即是环境温度变化而产生的噪声值；
步骤二，利用数理统计方法对步骤一的接收光子数Ci与输出光强值Ii做线性回归，设Ci＝KiIi+Bi,则拟合直线的斜率为
Figure BDA0003099463060000026
Figure BDA0003099463060000027
而步骤一的
Figure BDA0003099463060000028
即可计算得出Bi＝Cr0；
步骤三，当Ii的取值为0，
Figure BDA0003099463060000029
则光电传感器接收装置的接收光子数Ci＝Bi＝Cr0，此时因暗电流在短时间内是一个常数，噪声引起的光子数是恒定值，因此，令Bi＝0，即得出光电传感器的接收装置的接收光子数真值
Figure BDA00030994630600000210
一种采用光传感器的能见度计算方法,通过如下步骤实现：
步骤一：检测***安装，在检测处设置依次设置检测装置、凸透镜、红光滤光片和反光件，检测装置、凸透镜、红光滤光片及反光件在同一直线上依次按序间隔排列，凸透镜、红光滤光片和反光件竖立设置，检测装置具有二个光发射器和二个光探测器，其一光发射器为能发出红光的红光发射器，另一光发射器为能发出红外光的红外发射器，其一光探测器为接收红光的红光探测器，另一光探测器为接收红外光的红外光探测器，上述红光发射器的发射方向、红外发射器的发射方向、红光探测器的接收方向和红外光探测器的接收方向均朝向凸透镜，检测装置与凸透镜之间的间距是3-10cm，凸透镜与红光滤光片之间的间距是15-25cm，可光见滤光片与反光件之间相靠近设置，反光件为对红外光进行原路反射回去的红外光反光件；
步骤二，噪声去除算法，具体通过如下步骤实现：
步骤a)给红外发射器和红光发射器分别输入n(n>3)个线性变化的电流值，使红外发射器和红光发射器输出不同的输出光强Ii(i＝1，2，3…,n)，在n个不同的光强值Ii下，红外光探测器接收到不同的电流值A1i(i＝1，2，3…，n)，并得到不同的红外光接收光子数C1i(i＝1，2，3…，n)，红光探测器接收到不同的电流值A2i(i＝1，2，3…,n)，并得到不同的红光接收光子数C2i(i＝1，2，3…,n)，因环境温度变化会引起的暗电流，设暗电流为AT，则，红外光探测器的接收电流值
Figure BDA0003099463060000031
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000032
是在当前输入光强下红外光发射器的光照射至红外光探测器时得到的接收电流真值，红外光探测器的红外光接收光子数
Figure BDA0003099463060000033
(i＝1，2，3…，n)，其中
Figure BDA0003099463060000034
是由接收电流真值
Figure BDA0003099463060000035
产生的红外光接收光子数真值，C1r0是红外光在暗电流AT下产生的红外光子数，即是环境温度变化而产生的噪声值；红光探测器的接收电流值
Figure BDA0003099463060000036
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000037
是在当前输入光强下红光发射器的光照射至红光探测器时得到的接收电流真值，红光探测器的红光接收光子数
Figure BDA0003099463060000038
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000039
是由接收电流真值
Figure BDA00030994630600000310
产生的红光接收光子数真值，C2r0是红光在暗电流AT下产生的红光光子数；
步骤b),利用数理统计方法分别对步骤a)红外光接收光子数C1i与输出光强值Ii以及红光接收光子数C2i与输出光强值Ii做线性回归，设C1i＝K1iIi+B1i,C2i＝K2iIi+B2i则红外光的拟合直线斜率为
Figure BDA0003099463060000041
步骤a)中
Figure BDA0003099463060000042
可计算得出B1i＝C1r0；同理的，红光的拟合直线斜率为
Figure BDA0003099463060000043
步骤a)中
Figure BDA0003099463060000044
可计算得出B2i＝C2r0；
步骤c)，当Ii的取值为0，
Figure BDA0003099463060000045
则红外光探测器的红外光接收光子数C1i＝B1i＝C1r0，红光探测器的红光接收光子数C2i＝B2i＝C2r0此时因暗电流在短时间内是一个常数，噪声引起的光子数是恒定值，因此，令B1i＝0，即得出红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000046
同理，令B2i＝0，即得出红光探测器的红光接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000047
步骤三、红外反向散射光消除，因红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure BDA00030994630600000414
设红外后向散热光子数为C1Si，红外透射光子数为CTi，则
Figure BDA0003099463060000049
Figure BDA00030994630600000410
而步骤c)中
Figure BDA00030994630600000411
即CTi＝K1iIi-C1Si，再有，因红光滤光片的设置，红光接收光子数真值
Figure BDA00030994630600000412
设红光后向散射光子数为C2Si，即
Figure BDA00030994630600000413
同时，设定凸透镜至红光滤光片之间的间距为d，光探测器在此间距d下的后向散射能量方程p(d)为：
Figure BDA0003099463060000051
式中，p0为光探测器的发射功率，c为光速，τ为脉冲宽度，Ad为有效接收面积，Y(d)为光探测器的光学特性，β(d)为后向散射系数，Td为透射因数；根据光在气溶胶粒子中，透射因数
Figure BDA0003099463060000052
其中I为透射光强，I0为入射光强，此入射光强I0为步骤二的输出光强Ii；
将在此间距d下的p(d)转化为光子数C的形式有
Figure BDA0003099463060000053
η为光探测器的量子效率，λ为光的波长，h为普朗克常量，t为光发射器发射至光探测器接收之间的时间；可知此间距d下红光后向散射光子数C2Si(d)与红外后向散射光子数C1Si(d)之比为
Figure BDA0003099463060000054
Figure BDA0003099463060000055
式中，λR为红光的波长，λIR为红外光的波长，βR)d)为红光后向散射系数，βIR(d)为红外光后向散射系数，TrR为红光透射因数，TrIR为红外光透射因素，利用红光后向散射光子数与红外后向散射光子数之比的公式可求得红外后向散射光子数C1Si，利用
Figure BDA0003099463060000056
的公式即可求得红外透射光子数CTi；
步骤四，根据步骤三所求得的红外透射光子数CTi，可得到红外光的透射因数
Figure BDA0003099463060000057
其中C0为在光强值I0下光传播距离为0时红外光探测器的接收光子数；再由Beer-Bouguer-Lambert定理TrIR＝e-σ2d得到红外光的消光系数σ，e为自然数对数的底，2d为光程，求得的消光系数σ带入能见度计算公式中
Figure BDA0003099463060000058
即可求得能见度。
采用上述技术方案后，本发明的一种光传感器的噪声去除算法，使光传感器的测得的数据中，因环境温度变化而的产生噪声的数值计算出来，得到光传感器的测试真值，消除了因环境温度而产生的噪声，使检测装置对光传感器的测试数据进行计算时较为精准，提高了检测装置的检测精准度。
本发明的一种采用光传感器的能见度计算方法，其能见度计算时能考虑到红外光后向散热光子数和环境温度变化产生的噪声值，大大提高了能见度计算精准度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
一种光传感器的噪声去除算法,通过如下步骤实现：
步骤一，给光电传感器的发射装置输入n(n>3)个线性变化的电流值，使光电传感器的发射装置输出不同的输出光强Ii(i＝1，2，3…,n)，在n个不同的光强值Ii下，光电传感器的接收装置实际接收到不同的电流值Ai(i＝1，2，3…,n)，并得到不同的接收光子数Ci(i＝1，2，3…,n)，因环境温度变化会引起的暗电流，设暗电流为AT，则，光电传感器的接收装置的接收电流值
Figure BDA0003099463060000061
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000062
是在当前输入光强下发射装置的光照射至光接收装置时得到的接收电流真值，接收装置的实际接收光子数
Figure BDA0003099463060000063
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000064
是由接收电流真值
Figure BDA0003099463060000065
产生的接收光子数真值，Cr0是由暗电流AT产生的光子数，即是环境温度变化而产生的噪声值；
步骤二，利用数理统计方法对步骤一的接收光子数Ci与输出光强值Ii做线性回归，设Ci＝KiIi+Bi,则拟合直线的斜率为
Figure BDA0003099463060000066
Figure BDA0003099463060000071
而步骤一的
Figure BDA0003099463060000072
即可计算得出Bi＝Cr0；此步骤的实施会减小白噪声的影响；
步骤三，当Ii的取值为0，
Figure BDA0003099463060000073
则光电传感器接收装置的接收光子数Ci＝Bi＝Cr0，此时因暗电流在短时间内是一个常数，噪声引起的光子数是恒定值，因此，令Bi＝0，即得出光电传感器的接收装置的接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000074
采用上述步骤可将得到光电传感器的接收光子数真值，这样，检测装置在对光电传感器的数值进行计算时利用接收光子数真值为计算可能检测装置的计算较为精准，使检测装置在对光电传感器的数值计算时能将环境温度变而产生噪声的数值去除。本发明的噪声去除算法可应用到采用光电传感器的不同检测装置中。
本发明的一种光传感器的噪声去除算法,步骤一：检测***安装，如图1所示，在检测处设置检测装置1、凸透镜2、红光滤光片3和反光件4，检测装置1、凸透镜2、红光滤光片3及反光件4在同一直线上依次按序间隔排列，凸透镜2、红光滤光片3和反光件4竖立设置，检测装置1具有二个光发射器和二个光探测器，其一光发射器为能发出经光100的红光发射器(图中未画出)，另一光发射器为能发出红外光200的红外发射器(图中未画出)，其一光探测器为接收红光的红光探测器，另一光探测器为接收红外光的红外光探测器，此红光发射器、红外发射器、红光探测器及红外光探测器均是公知的，红光发射器的发射方向、红外发射器的发射方向、红光探测器的接收方向和红外光探测器的接收方向均朝向凸透镜2，检测装置1与凸透镜2之间的间距是3-10cm，优佳的是，红光发射器的发射端、红外发射器的发射端、红光探测器的探测端及红外光探测器的探测端均与凸透镜2之间的间距是5cm，凸透镜2与红光滤光片3之间的间距是15-25cm，优佳的是20cm，可光见滤光片3与反光件4之间相靠近设置，优选的是贴紧配合，此反光件4为对红外光进行原路反射回去的红外光反光件；
步骤二，噪声去除算法，具体通过如下步骤实现：
步骤a)给红外发射器和红光发射器分别输入n(n>3)个线性变化的电流值，使红外发射器和红光发射器输出不同的输出光强Ii(i＝1，2，3…,n)，在n个不同的光强值Ii下，红外光探测器接收到不同的电流值A1i(i＝1，2，3…,n)，并得到不同的红外光接收光子数C1i(i＝1，2，3…,n)，红光探测器接收到不同的电流值A2i(i＝1，2，3…,n)，并得到不同的红光接收光子数C2i(i＝1，2，3…,n)，因环境温度变化会引起的暗电流，设暗电流为AT，则，红外光探测器的接收电流值
Figure BDA0003099463060000081
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000082
是在当前输入光强下红外光发射器的光照射至红外光探测器时得到的接收电流真值，红外光探测器的红外光接收光子数
Figure BDA0003099463060000083
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000084
是由接收电流真值
Figure BDA0003099463060000085
产生的红外光接收光子数真值，C1r0是红外光在暗电流AT下产生的红外光子数，即是环境温度变化而产生的噪声值；红光探测器的接收电流值
Figure BDA0003099463060000086
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000087
是在当前输入光强下红光发射器的光照射至红光探测器时得到的接收电流真值，红光探测器的红光接收光子数
Figure BDA0003099463060000088
(i＝1，2，3…,n)，其中
Figure BDA0003099463060000089
是由接收电流真值
Figure BDA00030994630600000810
产生的红光接收光子数真值，C2r0是红光在暗电流AT下产生的红光光子数；
步骤b),利用数理统计方法分别对步骤a)红外光接收光子数C1i与输出光强值Ii以及红光接收光子数C2i与输出光强值Ii做线性回归，设C1i＝K1iIi+B1i,C2i＝K2iIi+B2i则红外光的拟合直线斜率为
Figure BDA0003099463060000091
步骤a)中
Figure BDA0003099463060000092
可计算得出B1i＝C1r0；同理的，红光的拟合直线斜率为
Figure BDA0003099463060000093
步骤a)中
Figure BDA0003099463060000094
可计算得出B2i＝C2r0；
步骤c)，当Ii的取值为0，
Figure BDA0003099463060000095
则红外光探测器的红外光接收光子数C1i＝B1i＝C1r0，红光探测器的红光接收光子数C2i＝B2i＝C2r0此时因暗电流在短时间内是一个常数，噪声引起的光子数是恒定值，因此，令B1i＝0，即得出红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000096
同理，令B2i＝0，即得出红光探测器的红光接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000097
步骤三、红外反向散射光消除，因红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure BDA0003099463060000098
设红外后向散热光子数为C1Si，红外透射光子数为CTi，则
Figure BDA0003099463060000099
Figure BDA00030994630600000910
而步骤c)中
Figure BDA00030994630600000911
即CTi＝K1iIi-C1Si，再有，因红光滤光片的设置，红光接收光子数真值
Figure BDA00030994630600000912
设红光后向散射光子数为C2Si，即
Figure BDA00030994630600000913
同时，设定凸透镜至红光滤光片之间的间距为d，光探测器在此间距d下的后向散射能量方程p(d)为：
Figure BDA00030994630600000914
式中，p0为光探测器的发射功率，c为光速，τ为脉冲宽度，Ad为有效接收面积，Y(d)为光探测器的光学特性，β(d)为后向散射系数，Td为透射因数；根据光在气溶胶粒子中，透射因数
Figure BDA0003099463060000101
其中I为透射光强，I0为入射光强，此入射光强I0为步骤二的输出光强Ii；
将在此间距d下的p(d)转化为光子数C的形式有
Figure BDA0003099463060000102
η为光探测器的量子效率，λ为光的波长，h为普朗克常量，t为光发射器发射至光探测器接收之间的时间；可知此间距d下红光后向散射光子数C2Si(d)与红外后向散射光子数C1Si(d)之比为
Figure BDA0003099463060000103
Figure BDA0003099463060000104
式中，λR为红光的波长，λIR为红外光的波长，βR(d)为红光后向散射系数，βIR(d)为红外光后向散射系数，TrR为红光透射因数，TrIR为红外光透射因素，利用红光后向散射光子数与红外后向散射光子数之比的公式可求得红外后向散射光子数C1Si，利用
Figure BDA0003099463060000105
的公式即可求得红外透射光子数CTi；
步骤四，根据步骤三所求得的红外透射光子数CTi，可得到红外光的透射因数
Figure BDA0003099463060000106
其中C0为在光强值I0下光传播距离为0时红外光探测器的接收光子数；再由Beer-Bouguer-Lambert定理TrIR＝e-σ2d得到红外光的消光系数σ，e为自然数对数的底，2d为光程，求得的消光系数σ带入能见度计算公式中
Figure BDA0003099463060000107
即可求得能见度。
本发明的一种采用光传感器的能见度计算方法，应用时，检测装置发出红光和红外光，红光和红外光穿过凸透镜2至红光滤光片3，此时红光和红外光传播至红光滤光片过程中受空气中颗粒的影响，红光和红外光会发生少量的后向散射，而大部分的红光被红光滤光片3滤除，无法反射回红外光探测器处，使红光探测器所接收到的光子数为红光后向散热的光子数，而红外光经透过红光滤光片3至反光件4由反光件4原路反射回检测装置处，使检测装置处红外光探测器所接收到的光子数是红外透射光子数和红外光后向散热光子数之和，使计算能见度时能将后向散热光子数计算在内，避免传统能见度计算没有考虑后向散热的问题，大大提高了能见度的计算精准度，更进一步地，在能见度计算时把环境温度而产生的噪声值除去计算，使能见度的计算更为精准。
本发明的能见度计算方法中，步骤一的反光件为其朝向红光滤光片的一面贴设有3MM反光膜的柱体，优佳的是柱体为三棱镜，透利用3MM反光膜与三棱镜的配合可将不同角度的红外光均得反光回去，进一步保证能见度的计算精准。
上述实施例和附图并非限定本发明的方法，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (1)

1.一种采用光传感器的能见度计算方法,其特征在于:通过如下步骤实现：
步骤一：检测***安装，在检测处设置依次设置检测装置、凸透镜、红光滤光片和反光件，检测装置、凸透镜、红光滤光片及反光件在同一直线上依次按序间隔排列，凸透镜、红光滤光片和反光件竖立设置，检测装置具有二个光发射器和二个光探测器，其一光发射器为能发出红光的红光发射器，另一光发射器为能发出红外光的红外发射器，其一光探测器为接收红光的红光探测器，另一光探测器为接收红外光的红外光探测器，上述红光发射器的发射方向、红外发射器的发射方向、红光探测器的接收方向和红外光探测器的接收方向均朝向凸透镜，检测装置与凸透镜之间的间距是3-10cm，凸透镜与红光滤光片之间的间距是15-25cm，红光滤光片与反光件之间相靠近设置，反光件为对红外光进行原路反射回去的红外光反光件；
步骤二，噪声去除算法，具体通过如下步骤实现：
步骤a)给红外发射器和红光发射器分别输入n个线性变化的电流值，其中n>3，使红外发射器和红光发射器输出不同的输出光强Ii，i＝1，2，3…,n，在n个不同的光强值Ii下，红外光探测器接收到不同的电流值A1i，i＝1，2，3…,n，并得到不同的红外光接收光子数C1i，i＝1，2，3…,n，红光探测器接收到不同的电流值A2i，i＝1，2，3…,n，并得到不同的红光接收光子数C2i，i＝1，2，3…,n，因环境温度变化会引起的暗电流，设暗电流为AT，则，红外光探测器的接收电流值
Figure FDA0003897114830000011
其中
Figure FDA0003897114830000012
是在当前输入光强下红外光发射器的光照射至红外光探测器时得到的接收电流真值，红外光探测器的红外光接收光子数
Figure FDA0003897114830000013
Figure FDA0003897114830000021
其中
Figure FDA0003897114830000022
是由接收电流真值
Figure FDA0003897114830000023
产生的红外光接收光子数真值，C1r0是红外光在暗电流AT下产生的红外光子数，即是环境温度变化而产生的噪声值；红光探测器的接收电流值
Figure FDA0003897114830000024
Figure FDA0003897114830000025
其中
Figure FDA0003897114830000026
是在当前输入光强下红光发射器的光照射至红光探测器时得到的接收电流真值，红光探测器的红光接收光子数
Figure FDA0003897114830000027
其中
Figure FDA0003897114830000028
是由接收电流真值
Figure FDA0003897114830000029
产生的红光接收光子数真值，C2r0是红光在暗电流AT下产生的红光光子数；
步骤b),利用数理统计方法分别对步骤a)红外光接收光子数C1i与输出光强值Ii以及红光接收光子数C2i与输出光强值Ii做线性回归，设C1i＝K1iIi+B1i,C2i＝K2iIi+B2i则红外光的拟合直线斜率为
Figure FDA00038971148300000210
步骤a)中
Figure FDA00038971148300000211
Figure FDA00038971148300000212
可计算得出B1i＝C1r0；同理的，红光的拟合直线斜率为
Figure FDA00038971148300000213
Figure FDA00038971148300000214
步骤a)中
Figure FDA00038971148300000215
可计算得出B2i＝C2r0；
步骤c)，当Ii的取值为0，
Figure FDA00038971148300000216
则红外光探测器的红外光接收光子数C1i＝B1i＝C1r0，红光探测器的红光接收光子数C2i＝B2i＝C2r0此时因暗电流在短时间内是一个常数，噪声引起的光子数是恒定值，因此，令B1i＝0，即得出红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure FDA00038971148300000219
同理，令B2i＝0，即得出红光探测器的红光接收光子数真值
Figure FDA00038971148300000217
步骤三、红外反向散射光消除，因红外光探测器的红外光接收光子数真值
Figure FDA00038971148300000218
设红外后向散热光子数为C1Si，红外透射光子数为CTi，则
Figure FDA0003897114830000031
，而步骤c)中
Figure FDA0003897114830000032
即CTi＝K1iIi-C1Si，再有，因红光滤光片的设置，红光接收光子数真值
Figure FDA0003897114830000033
设红光后向散射光子数为C2Si，即
Figure FDA0003897114830000034
同时，设定凸透镜至红光滤光片之间的间距为d，光探测器在此间距d下的后向散射能量方程p(d)为：
Figure FDA0003897114830000035
式中，p0为光探测器的发射功率，c为光速，τ为脉冲宽度，Ad为有效接收面积，Y(d)为光探测器的光学特性，β(d)为后向散射系数，Td为透射因数；根据光在气溶胶粒子中，透射因数
Figure FDA0003897114830000036
其中I为透射光强，I0为入射光强，此入射光强I0为步骤二的输出光强Ii；
将在此间距d下的p(d)转化为光子数C的形式有
Figure FDA0003897114830000037
η为光探测器的量子效率，λ为光的波长，h为普朗克常量，t为光发射器发射至光探测器接收之间的时间；可知此间距d下红光后向散射光子数C2Si(d)与红外后向散射光子数C1Si(d)之比为
Figure FDA0003897114830000038
Figure FDA0003897114830000039
式中，λR为红光的波长，λIR为红外光的波长，βR(d)为红光后向散射系数，βIR(d)为红外光后向散射系数，TrR为红光透射因数，TrIR为红外光透射因素，利用红光后向散射光子数与红外后向散射光子数之比的公式可求得红外后向散射光子数C1Si，利用
Figure FDA00038971148300000310
的公式即可求得红外透射光子数CTi；
步骤四，根据步骤三所求得的红外透射光子数CTi，可得到红外光的透射因数
Figure FDA00038971148300000311
其中C0为在光强值I0下光传播距离为0时红外光探测器的接收光子数；再由Beer-Bouguer-Lambert定理TrIR＝e-σ2d得到红外光的消光系数σ，e为自然数对数的底，2d为光程，求得的消光系数σ带入能见度计算公式中
Figure FDA0003897114830000041
即可求得能见度。
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CN201503396U (zh) * 2009-08-31 2010-06-09 四川科奥达技术有限公司 大气透射式能见度仪
CN107359174B (zh) * 2017-07-11 2023-07-25 展谱光电科技（上海）有限公司 多光谱摄像装置
CN109297590B (zh) * 2018-09-14 2021-01-01 北京遥感设备研究所 一种红外探测器背景辐射噪声计算方法
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