第20卷
第10期
2012年10月
文章编号
1004924X(2012)10-218408
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
线阵光学降水现象自动测量系统
高太长1，江志东1*，刘西川1，苏小勇1,2，翟东力3
Vol.20No.10
Oct.2012
（1.解放军理工大学江苏南京210007；2.解放军68028部队，甘肃兰州730058
3.南京英恩特环境技术有限公司，江苏南京210007）
摘要：采用平行光成像的方式，研制了基于线阵图像传感器的降水现象自动测量系统，用于揭示大气降水物理特征及本质。首先，根据降水粒子微物理特征和降水现象业务观测的需求，设计了光学系统及高速线阵图像数据采集处理平台。然后，针对降水观测系统连续运行条件下线阵实时采集数据量大、不便于传输及处理的特点，利用现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现片内线阵数据实时二值化处理及编码传输。为消除平行光源性能漂移及传感器光强响应非均匀性等对成像阅值设置的影响，保证长期运行测量精度和一致性，设计了基于微处理器软核MicroBlaze的自适应阅值设置方案。在室内定标实验的基础上，与翻斗雨量计进行初步观测对比试验。实验室定标结果表明，系统最小分辨率优于0.1 mm，实际同步观测累加降水量误差在15%左右，两者变化趋势大致相同，有较好的线性相关性。提出的系统满足降水现象自动测量对稳定可靠、自动化、精细化的要求。
关键词：降水现象；光电测量；雨满图像；线降图像传感器；自适应润值
中图分类号：P414.9
文献标识码：A
doi;10.3788/OPE,20122010,2184
Opticalprecipitationauto-measurement systembasedonlinearimagesensor
GAO Tai-chang', JIANG Zhi-dong'', LIU Xi-chuan',
SU Xiao-yong"-",ZHAI Dong-li*
(1.PLAUniversity of Science&Technology，Nanjing211107,China;
2.No.68028of PLA，Lanzhou730058,China;
3.Ying EnTeEnvironmentTechnique Co.,Ltd.,Nanjing 21l1o7,China)
*Correspondingauthor,E-mail:jzd19851102@126.com
Abstract: An optical precipitation auto-measurement system based on a linear image sensor was de-signed to reveal the physical mechanism and essence of the precipitation. First, according to physical characteristics of precipitation particles and the demand for precipitation observation, an optical unit and a data acquisition and processing platform for the high speed linear image sensor were designed. As the mass acquisition data were inconvenient for transmission and processing under a continuous op-eration,the real-time binarization and encoding processing of the linear image were carried out by Field Programmable Gate Array (FPGA).To eliminate the influence of performance excursion of parallel
收稿日期：2012-06-25；修订日期：2012-07-26.
基金项目：国家公益性行业科研专项资助项目（No.GYHY200806030）