ما هو مبدأ أجهزة الاستشعار المرئي؟

وتوفر أجهزة استشعار الرؤية قياسات ذات صلة بتسليط الضوء على الأرصاد الجوية، وتصمم أجهزة الاستشعار استناداً إلى مبدأ انتشار الهباء الجوي إلى الأمام، وهي جيل جديد من معدات رصد الرؤية في الأرصاد الجوية التي أُعدت عقب مقياس الرؤية في الإرسال.

ويتكون مقياس الرؤية (جهاز استشعار الرؤية) من جهاز إرسال خفيف، وجهاز استقبال خفيف، وجهاز تحكم للمعالجات الدقيقة، وغير ذلك من المكونات الرئيسية.ويبعث المرسل ببقولات الضوء دون الحمراء، ويكشف المستقبل في الوقت نفسه عن كثافة نبضات الضوء المتناثرة إلى الأمام بواسطة جزيئات الأيروسول في الغلاف الجوي، وتُجمع جميع معلومات القياس بواسطة متحكم المعالجات الدقيقة وتُحول إلى المدى البصري للأرصاد الجوية من خلال خوارزمية النموذج الرياضي المتخصص.

مبدأ تشغيل أجهزة الاستشعار المرئي:

ويرتكز مبدأ جهاز استشعار الرؤية في المقام الأول على المبادئ البصرية، وهو يستخدم مصدرا للضوء بالأشعة تحت الحمراء ومبدأ تشتت الضوء لقياس الرؤية، ويحتوي جهاز الاستشعار على جهاز إرسال وجهاز استقبال، ويبعث جهاز الارسال شعاعا ضوئيا بالأشعة دون الحمراء، مبعثرا وممتصا بالجسيمات في الغلاف الجوي.ويستقبل المتلقي الشعاع المتناثر والممتص ويحول الإشارة إلى قيمة مرئية.

وأثناء تشغيل جهاز الاستشعار، يلتقي شعاع الضوء من جهاز الارسال بجسيمات مثل الضباب، والدخان، والغبار في الغلاف الجوي، التي تُطلق الضوء. واستنادا إلى نسبة كثافة الضوء المبعثر إلى كثافة الضوء المتلقى، يمكن حساب قيمة الرؤية.وعندما يكون هناك المزيد من الجزيئات في الغلاف الجوي، كلما كان الضوء المتناثر أقوى وكلما كانت كثافة الضوء المستلم أضعف، كلما كانت قيمة الرؤية أقل.

ولتحسين دقة القياس، تأخذ أجهزة استشعار الرؤية أيضاً في الاعتبار تأثير عوامل أخرى، مثل درجة الحرارة والرطوبة، وتؤثر هذه العوامل على تركيز الجسيمات وتوزيعها بحجم الجسيمات في الغلاف الجوي، مما يؤثر بدوره على قياس الرؤية.ولذلك، تُؤخذ هذه العوامل في الاعتبار عند تصميم أجهزة الاستشعار وخوارزمياتها، وتُجرى التصويبات والتعديلات المقابلة لتحسين دقة القياسات وموثوقيتها.

ويتميز مقياس الرؤية (مستشعر الرؤية) بجميع خصائص أداء جهاز التأرجح الأمامي، الذي يتحقق بقياس الضوء المتناثر أمامياً المنبعث من جزيئات معلقة في منطقة أخذ عينات تقل عن 90 درجة؛ ويُحدد مجال أخذ العينات من مقياس الرؤيا بتقاطع جهاز الإرسال.'تُرفِق مَرْقَلَةً وَمُسْعِل'ومن الواضح أنه يختلف عن معامل الانقراض الكلي مقيساً بمقياس انقراض من حيث أن مقياس التردّد الأمامي يقيس فقط معامل التباعد عند زاوية معينة، أي زاوية تفرّق أضيق بالقرب من الزاوية النثرية الأمامية المركزية.

ومن المسلم به عموماً أن حساب الرؤية في النهار وفي الليل يتطلب قياس معامل الانقراض الكلي، وليس معامل التشتت الزاوي، ولذلك من الضروري إثبات أن معامل التشتت الزاوي هو، في ظروف معينة، في نسبة محددة إلى معامل الانقراض الكلي في الغلاف الجوي، الذي يتألف من مجموع الأشعة المتناثرة والممتصة على النطاق بأكمله.

وفي قياسات الرؤية التي تقل عن 100 كيلومتر، تحدد الجزيئات المعلقة مثل الضباب، أو الدخان، أو الضباب، أو الغبار، أو الرمل، ومختلف أنواع التهطال، انقراض الضوء المرئي والضوء القريب من الرؤية في الغلاف الجوي، ويلعب التشتت عن طريق المادة الجزيئية دوراً في مسافات تزيد على 100 كيلومتر؛ أما امتصاص الجسيمات المعلقة والتهطال فلا يُذكر مقارنة بتناثرها.

ولهذه الأسباب، يمكن أن يكون معامل التشتت الإجمالي مساوياً لمعامل الانقراض الكلي عند الرؤية أقل من 100 كيلومتر.

ويمكن استخدام أجهزة استشعار الرؤية على نطاق واسع في محطات الطقس ومحطات الطقس الآلية النائية وإدارات النقل مثل المطارات والطرق السريعة والطرق الجوية والسفن الكبيرة.

أجهزة است البيانات البيانية 

المحتويات