大气透射仪MITRAS校准原理浅析

大气透射仪MITRAS校准原理浅析

方亚芬

(民航华东空管局气象中心，上海市虹桥机场空港三路35号，200335)

摘要：大气透射仪MITRAS是由芬兰Vaisala公司开发生产的用于测量跑道视程的气象探测设备，以其测量精确、易于维护及良好性能在国内机场得到普遍应用。为了保证测量数据的准确性，一般每年对MITRAS进行两次年度校准。此文中就从大气透射仪MITRAS校准原理出发，结合自己在维护工作上的心得和经验，对MITRAS的校准进行分析，以供相关技术人员在类似问题中得以参考借鉴，力求做好大气透射仪的设备保障工作，助力航空器安全飞行。

关键词：大气透射仪，MITRAS，校准原理

引言

跑道视程RVR是指在跑道中线上，航空器上的飞行员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离，直接反应了飞行员的视程大小。跑道视程RVR是一个计算值，根据气象光学视程MOR、跑道背景光强度BL、跑道灯光级数LSI计算而来。其中，气象光学距离简称MOR，是指一束2700K的白炽平轴光在大气中传播，衰减至其初始值的5%时，所经过的距离，由大气透射仪MITRAS测量得到，因此，，做好MITRAS设备的校准工作，保证其测量数据的准确性显得尤为重要。

RVR=(MOR、BL、LSI、K1、K2、K3、K4、跑道灯光强度）

1大气透射仪

1.1大气透射仪MITRAS基本工作原理

大气透射仪MITRAS由发射机和接收机组成，发射机的光束对准接收机镜头中心，由发射机发出光束，经过大气衰减，被接收机接收到并测量光强，接收机处理器在发射机处理器的控制下，完成初始测量和数据的内部交换操作，计算出MOR值。测量到的MOR数据受主机时序控制，定时向主机发送数据，并在主机上通过跑道背景光强度和跑道灯光强度算出RVR值。。

1.2大气透射仪MITRAS结构组成

大气透射仪由发射机和接收机组成。发射机和接收机具体原理框图分别如下所示：

图1大气透射仪MITRAS发射机LP11原理框图

图2大气透射仪MITRAS接收机LR11原理框图

因为测量仪器也会随着时间而出现漂移，环境中的污垢和化学物质，或者仅仅是温度的变化都有可能导致漂移，定期校准可验证仪器是否是在给定的技术指标内运作。

2大气透射仪校准案例分析

2.1案例描述

2017年4月，我们对虹桥机场东跑道18L/36R南头、中间、北头三个点的大气透射仪MITRAS做了校准。准备工作：维护手册、维护终端和超级终端通信软件。标准值的透光镜（三块），设透光值分别是0.882、0.487、0.239玻璃清洁剂和抹布。天气条件：有效能见度10公里（无风、无雨、无尘）以上。

2.2校准步骤

<1>清洁LP11和LR11窗口

<2>在光发射机LP11连接维护终端，打开超级终端软件，波特率3007E1

<3>命令OPEN1（回车）打开维护线路

<4>命令CLEAN（回车）收、发窗口污染测量系数置1.0000

<5>命令MODE（回车）关闭经济、污染补偿模式，即模式修改为：100001

<6>命令CAL能见度（回车）输入当时有效能见度

<7>命令DMESC（回车）监视透射率TL（AVE）的变化。

<8>命令CHECK0.882（回车）将0.882值透光镜装至光发射窗口前，观察TER值的变化，直到TER值稳定后取下透光镜。

CURRENTTVISIBILITY

0.98661605

VISVERTER

17371320.009

<9>命令DMESC（回车）监视透射率TL(AVE)的变化。

<10>命令CHECK0.487（回车）将0.487值透光镜装至光发射窗口前，待TER值稳定后取下透光镜。

<11>按7-10步骤依次对0.239、0.239*0.487=0.1164

进行四次不同透射率的模拟检查，分别得到0.882、0.487、0.239、0.1164TER值，这四个TER值如果均符合|TER|≦0.015，说明该设备的K2、K3、K4值是正确的。

<12>命令MODE（回车）将工作模式恢复为经济、污染补偿模式：111011

<13>命令CLOSE(回车）关闭维护线，设备正常运行，TER检查完成。

2.3TER值的检查和校准

2.3.1TER值的检查

TER值代表的是能见度偏离线性的范围，如果在一定范围内，则能见度是可以使用的，TER的检查和校准的目的是保证RVR值的误差在国际民航组织确定的范围内。要求：-0.015<TER<+0.015

图3大气透射仪MITRAS校准曲线

如果在MITRAS校准过后，发现TER不在范围内，此时我们需要进一步做校准。

如果按以上步骤对TER值检查时出现如下结果：

FILTER(透光镜值）TER(误差值）

0.8820.009

0.4870.021

0.2390.005

0.1164-0.004

从检查出的四个TER值可看出，0.487值透光镜CHECK后TER结果为0.021，超出了TER值正常范围，需要对其进行校准，使TER值恢复到|TER|<0.015

2.3.2TER值校准点的选择

选出两点，其一为TER超出正常范围的0.487：其二为0.487附近的TER值正常点，如0.882或者0.239.现在我们选出0.487和0.239为两个校准点，其中0.487为校准点的高值FILTERP2（HIGH）,0.239为校准点的低值FILTERP1（LOW）

2.3.3TER值校准步骤

<1>DMESC（回车）待T（AVE）稳定后按ESC键退出

<2>FCAL（回车）

FILTERCALIBRTION透光镜校准

GIVECORRECTVISIBILITYVALUE能见度（回车）给出当时准确的能见度值

GIVEFILTERP1（LOW)VALUE0.239（回车）给出低值的透光镜值，回车后将0.239

INST(L)AVE(L)透光镜插至光发射机窗前。待INST（L)

0.34560.3412和AVE(L)相差小于0.0100时按ESC退出。

GIVEFILTERP1（LOW)VALUE0.487（回车）给出低值的透光镜值，回车后将0.487

INST(L)AVE(L)透光镜插至光发射机窗前。待INST（L)

0.57800.5745和AVE(L)相差小于0.0100时退出。

NEWSCALINGFACTORSK2K3K4新的刻度因素

0.97820.92310.8925

ARETHESCALESOK?Y(回车）新的刻度值是否OK?

NEWSCALESAREUPDATEDTOEEPROM新的刻度值存入EEPROM

FILTERCALIBRATIONDONE校准结束

<3>校准结束后，需按6、4、2TER检查步骤进行四个TER值的检查，是否都符合要求。

3小结

本文根据大气透射仪MITRAS的维护手册及相关资料，初步分析了MITRAS校准中常见的问题，希望能对机务员在日常维护工作中提供思路。但是仍存在不足之处，还须深入研究，以建立更完整、更准确的定量、定性分析，从而更准确地对机务员维护保障工作提供指导。

参考文献

[1]芬兰vaisala公司,《TransmissometerMITRASUser’sGuide》M210207en-A,84-85,Oct.2001

[2]李加宁,《MIDAS系列辅导教材》M210667EN-A,55-56,Nov.2004