一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪

摘要

本发明提供了一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪，该方法包括；激光雨滴谱仪在测量下落粒子的直径时，激光接收端会检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度，从而根据基准激光强度计算下落粒子的直径。可见，在计算下落粒子的直径时，能够根据N个激光强度采样值动态地计算基准激光强度，并且N的个数根据当前环境的透射率进行设置，即实现了根据环境因素适应性地调整激光基准强度，减少了环境干扰对测量误差的影响，提高了测量准确度。

权利要求

1.一种下落粒子的直径测量方法，其特征在于，用于激光雨滴谱仪中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端与所述激光接收端之间形成测量区域；

所述方法包括：

所述激光发射端发射平行激光；

所述激光接收端接收所述激光发射端发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

所述激光接收端实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径，具体为：其中，D＇P为修正后的所述下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时所述激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为所述基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度最小值，f(Dp)为分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径Dp所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

2.根据权利要求1所述的直径测量方法，其特征在于，根据当前环境的透射率设置N包括：根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

3.根据权利要求1所述的直径测量方法，其特征在于，所述基准激光强度为：其中，Pb为所述基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log2N。

4.根据权利要求3所述的直径测量方法，其特征在于，m的取值区间为3至7的任一整数。

5.根据权利要求1所述的直径测量方法，其特征在于，还包括：

利用标准钢珠对所述分段修正函数中的分段修正参数进行标定。

6.一种激光雨滴谱仪，其特征在于，包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端与所述激光接收端之间形成测量区域；

所述激光发射端用于，发射平行激光；

所述激光接收端用于，接收所述激光发射端发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

所述激光接收端还用于，实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径，具体为：其中，D＇P为修正后的所述下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时所述激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为所述基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度最小值，f(Dp)为分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径Dp所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

7.根据权利要求6所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光接收端具体用于：根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

8.根据权利要求6所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，所述激光接收端计算出的基准激光强度为：其中，Pb为所述基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log2N。

9.根据权利要求8所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，m的取值区间为3至7的任一整数。

10.根据权利要求6所述的激光雨滴谱仪，其特征在于，利用标准钢珠对所述分段修正函数中的分段修正参数进行标定。

说明书

一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪

技术领域

[0001] 本发明涉及光学设备领域，尤其是涉及一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪。

背景技术

[0002] 激光雨滴谱仪(也有称为降水现象仪)用于利用激光技术，对雨滴、雪花或者冰雹等下落粒子的直径进行测量，而下落粒子的直径对降水量等参数的计算具有重要意义。

[0003] 一种常见的激光雨滴谱仪包括激光发射端和激光接收端，并且利用激光强度的突变量测量下落粒子的直径，具体的测量过程包括：激光发射端发射平行激光，在激光发射端和激光接收端之间形成测量区域，当下落粒子经过测量区域时会对平行激光造成遮挡，使得激光接收端接收到的激光产生激光强度的突变，激光接收端根据激光强度的突变量与下落粒子的直径之间的正比例关系，计算出下落粒子的直径。

[0004] 然而，上述激光雨滴谱仪在受到环境干扰时，例如受到空气中的水雾的影响，或者雨水落到激光发射端的和激光接收端的玻璃窗口时，都会使得测量误差较大，进而导致降水量等参数的测量误差也比较大。

[0005] 针对上述技术问题，目前的激光雨滴谱仪都是通过提高激光发射端发射的激光强度，从而降低环境干扰对测量误差的影响。然而，这种方式对测量误差的改善比较有限，测量准确度较低。

发明内容

[0006] 本发明解决的技术问题在于提供一种下落粒子的直径测量方法及激光雨滴谱仪，以实现在测量雨滴、雪花或者冰雹等下落粒子时能够较大程度地减少测量误差，提高测量准确度。

[0007] 为此，本发明解决技术问题的技术方案是：

[0008] 本发明提供了一种下落粒子的直径测量方法，用于激光雨滴谱仪中，所述激光雨滴谱仪包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端与所述激光接收端之间形成测量区域；所述方法包括：

[0009] 所述激光发射端发射平行激光；

[0010] 所述激光接收端接收所述激光发射端发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

[0011] 所述激光接收端实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径。

[0012] 在一些可能的实施方式中，根据当前环境的透射率设置N包括：

[0013] 根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

[0014] 在一些可能的实施方式中，所述基准激光强度为：

[0015]

[0016] 其中，Pb为所述基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log2N。

[0017] 在一些可能的实施方式中，m的取值区间为3至7的任一整数。

[0018] 在一些可能的实施方式中，根据所述差值计算下落粒子的直径包括：

[0019] 根据所述差值以及分段修正函数计算修正后的下落粒子的直径。

[0020] 在一些可能的实施方式中，所述分段修正函数根据修正前的下落粒子的直径所在的区间，设置有对应的分段修正参数。

[0021] 在一些可能的实施方式中，还包括：

[0022] 利用标准钢珠对所述分段修正函数中的分段修正参数进行标定。

[0023] 在一些可能的实施方式中，计算出的所述修正后的下落粒子的直径为：

[0024]

[0025] 其中，D＇P为修正后的所述下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时所述激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为所述基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度最小值，f(Dp)为所述分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径Dp所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

[0026] 此外，本发明还提供了一种激光雨滴谱仪，该激光雨滴谱仪包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端与所述激光接收端之间形成测量区域；

[0027] 所述激光发射端用于，发射平行激光；

[0028] 所述激光接收端用于，接收所述激光发射端发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

[0029] 所述激光接收端还用于，实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径。

[0030] 在一些可能的实施方式中，所述激光接收端具体用于：

[0031] 根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

[0032] 在一些可能的实施方式中，所述激光接收端计算出的基准激光强度为：

[0033]

[0034] 其中，Pb为所述基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log2N。

[0035] 在一些可能的实施方式中，m的取值区间为3至7的任一整数。

[0036] 在一些可能的实施方式中，激光接收端具体用于：

[0037] 根据所述差值以及分段修正函数计算修正后的下落粒子的直径。

[0038] 在一些可能的实施方式中，所述分段修正函数根据修正前的下落粒子的直径所在的区间，设置有对应的分段修正参数。

[0039] 在一些可能的实施方式中，利用标准钢珠对所述分段修正函数中的分段修正参数进行标定。

[0040] 在一些可能的实施方式中，计算出的所述修正后的下落粒子的直径为：

[0041]

[0042] 其中，D＇P为修正后的所述下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时所述激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为所述基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度最小值，f(Dp)为所述分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径Dp所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

[0043] 通过上述技术方案可知，本发明实施例中激光雨滴谱仪在测量下落粒子的直径时，激光接收端会检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度，从而根据基准激光强度计算下落粒子的直径。可见，本发明实施例中在计算下落粒子的直径时，能够根据N个激光强度采样值动态地计算基准激光强度，并且N的个数根据当前环境的透射率进行设置，即实现了根据环境因素适应性地调整激光基准强度，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同，即当环境的透射率越小时，N的值越小，因此激光基准强度能够更快地适应环境变化，减少了环境干扰对测量误差的影响，提高了测量准确度。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0045] 图1为本发明提供的激光雨滴谱仪的一具体实施例的结构示意图；

[0046] 图2为本发明提供的下落粒子的直径测量方法的一具体实施例的流程图；

[0047] 图3为T1时间段内激光接收端所记录的激光强度采样值的示意图；

[0048] 图4为激光雨滴谱仪中平行激光的激光强度呈非对称的抛物线分布的示意图；

[0049] 图5为本发明提供的激光雨滴谱仪的一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0050] 现有的激光雨滴谱仪(也有称为降水现象仪)，通常采用如图1所示的结构来测量雨滴、雪花或者冰雹等下落粒子的大小。其中，该激光雨滴谱仪中包括激光发射端101以及激光接收端102，激光发射端101与激光接收端102之间间隔预设距离。理论上，激光雨滴谱仪进行工作的过程中，激光发射端101会发射出一束宽度和厚度固定并且激光强度呈线性分布的平行激光，比如激光发射端101会向激光接收端102发射一束宽度30mm、厚度1mm的平行激光，并且该束激光会被激光接收端102所接收到，从而在激光发射端101与激光接收端102之间形成测量区域。其中，激光发射端101通常会与激光接收端102正对着，以使得激光接收端102接收到的激光强度最大。

[0051] 激光接收端102通过对接收到的平行激光的激光强度进行检测，可以确定测量区域中是否出现下落粒子。具体的，当不存在下落粒子经过测量区域时，激光接收端102接收到的平行激光的激光强度变化微小，可以近似看作基本不会发生变化，该平行激光的激光强度与固定大小的基准激光强度基本相等；但是当存在下落粒子(如雨滴)经过测量区域时，下落粒子会遮挡测量区域的部分平行激光，使得激光接收端102接收到的平行激光的激光强度发生突变式下降。也就是说，当激光接收端102检测接收到的平行激光的激光强度与固定大小的基准激光强度相比突然下降时，就可以确定测量区域内存在下落粒子，并且该下落粒子遮挡了激光发射端101向激光接收端102发射的部分平行激光。

[0052] 激光接收端102在确定测量区域中出现下落粒子后，可以根据接收到的平行激光的激光强度、该平行激光的激光强度突变量以及固定大小的基准激光强度，计算得到下落粒子的直径。具体的，当激光发射端101发射的平行激光，受到下落粒子的遮挡时，可以近似有 其中，d为下落粒子的直径，r为没有下落粒子遮挡平行激光时激光接收端102接收到的平行激光的宽度(通常与激光发射端101发射的平行激光的宽度相等)，P1为固定大小的基准激光强度，ΔP为激光接收端102接收到的平行激光的激光强度突变量，即为接收到的平行激光的激光强度与固定大小的基准激光强度之间的差值。因此，激光接收端102可以计算出下落粒子的直径为

[0053] 但是发明人经研究发现，现有技术在计算下落粒子的直径时，是以固定大小的基准激光强度作为测量参照点，即每次计算下落粒子的直径时，P1的值都是固定不变的。但是实际应用中，激光雨滴谱仪所处的环境会干扰对下落粒子直径的计算结果，降低了下落粒子直径的测量准确度。以下落粒子为雨滴为例，在测量雨滴的直径时，由于激光雨滴谱仪所处的环境中水汽几乎饱和，环境中的水雾会影响激光接收端102接收到的平行激光的激光强度，具体为激光接收端102接收到的平行激光的激光强度会降低，则计算出来的雨滴直径通常会比实际雨滴直径大；又如，在测量雨滴的直径时，如果环境中降落的雨滴附着在激光发射端或者激光接收端的玻璃窗口，则激光接收端102接收到的平行激光的激光强度也会降低，同样，计算出来的雨滴直径通常也会比实际雨滴直径大。

[0054] 而现有的解决上述技术问题的方法，是通过提高激光发射端发射的平行激光的激光强度，来降低环境干扰对测量误差的影响。具体的，激光发射端发射的平行激光的激光强度增加，一方面保证了激光接收端能够接收到足够激光强度的平行激光，另一方面，激光接收端接收到的平行激光的激光强度也会增加，从而减少了环境因素对激光接收端接收到的平行激光的激光强度的影响。但是这种改进方法对测量误差的改进比较有限，尤其当环境因素对测量误差影响较大时，激光雨滴谱仪的测量准确度仍然较低。

[0055] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种下落粒子的直径测量方法，以减少激光雨滴谱仪所处环境对下落粒子直径的测量结果的影响，提高测量准确度。具体的，激光发射端发射平行激光，由激光接收端接收该激光发射端发射的平行激光，并检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度，其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同，也就是说透射率越小，N的值越小；然后激光接收端实时计算接收到的平行激光的激光强度与该基准激光强度的差值，当根据该差值判断出激光强度发生突变时，根据该差值计算下落粒子的直径。上述过程可见，基准激光强度并非固定不变的，而是根据N个激光强度采样值动态更新的，并且N的数值根据当前环境的透射率进行设置，则在计算下落粒子的直径时，由于根据环境因素适应性地调整了基准激光强度，也就减少了环境干扰对测量误差的影响，提高了测量准确度。

[0056] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0057] 请一并参阅图2，图2示出了本发明实施例中的下落粒子的直径测量的一种方法实施例的流程示意图。该方法应用于激光雨滴谱仪中，该激光雨滴谱仪包括：激光发射端和激光接收端，该激光发射端与激光接收端之间形成测量区域，该下落粒子的直径测量方法具体可以包括：

[0058] S201：激光发射端发射平行激光。

[0059] S202：激光接收端接收激光发射端发射的平行激光，并检测接收的平行激光的激光强度。

[0060] 本实施例中，激光发射端可以发射脉冲形式的平行激光，也可以发射连续波形式的平行激光。其中，激光发射端所发射的平行激光的激光强度可以固定不变。

[0061] 若激光发射端发射脉冲形式的平行激光，则在该平行激光被激光接收端接收后，激光接收端可以计算并记录该平行激光的激光强度采样值。其中，该平行激光的激光强度采样值具体可以是该平行激光的激光强度累积峰值。

[0062] 若激光发射端发射连续波形式的平行激光，则在该平行激光被激光接收端接收后，激光接收端可以周期性的对该平行激光进行采样，然后计算并记录该平行激光的激光强度采样值。其中，该平行激光的激光强度采样值具体可以是该平行激光的采样部分的激光强度。

[0063] S203：当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度，其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同，也就是说透射率越小时，N的值越小。

[0064] 需要说明的是，激光雨滴谱仪所处环境不同，则激光雨滴谱仪所处环境的透射率通常也会存在差异。比如，若激光雨滴谱仪处于干燥的环境中，环境中的水汽含量较低，则当前环境的透射率可能较大；若激光雨滴谱仪处于潮湿的环境中(如处于降雨的环境中)，环境中的水汽含量较高甚至可能达到饱和，则该环境中的水雾会影响当前环境的透射率，导致当前环境的透射率较小。

[0065] 而当前环境的透射率可以由激光发射端当前发射的平行激光的激光强度，与激光接收端当前接收的平行激光的激光强度来体现。作为一种示例，在没有下落粒子经过测量区域时，通过计算激光接收端接收到的平行激光的激光强度与激光发射端发射的平行激光的激光强度的比值，可以得到当前环境的透射率。实际应用中，由于激光发射端发射的平行激光的激光强度固定，则可以直接根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率。此外，当前环境的透射率也可以根据探测到的环境温度值和/或湿度值确定。

[0066] 本实施例中，基准激光强度并不固定，而是与激光雨滴谱仪所处环境的透射率有关。在一种示例中，当没有下落粒子遮挡平行激光时，可以根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并根据该透射率设置计算基准激光强度所需的激光强度采样值的个数N，从激光接收端所记录的激光强度采样值中，选择N个激光强度采样值，然后根据该N个激光强度采样值计算出基准激光强度。本实施例中，可以实时计算基准激光强度，根据最新计算出的基准激光强度计算下落粒子的直径。其中，N为取值大于1的正整数，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同，也就是说当前环境的透射率越小，N的值越小，因此能够提高基准激光强度的计算频率，更加适应环境变化，从而提高准确度。

[0067] 通常情况下，在从激光接收端记录的激光强度采样值中，选择N个激光强度采样值时，可以连续选取最近记录的N个激光强度采样值，并且所选取的N个激光强度采样值，均为没有下落粒子经过测量区域时激光接收端所记录的激光强度采样值。

[0068] 由于激光雨滴谱仪所处的环境决定着当前环境的透射率的大小，因此，基于当前环境的透射率而得到的基准激光强度，随着当前环境的变化而变化。也就是说，每次在计算下落粒子的直径时所采用的基准激光强度，会随着当前环境的变化而进行适应性的调整，从而减少了环境因素对下落粒子的直径测量的影响。

[0069] 其中，关于基准激光强度的具体计算过程，将在后续进行示例性地介绍，此处不做过多论述。

[0070] S204：激光接收端实时计算接收到的平行激光的激光强度与基准激光强度的差值，当根据该差值判断出激光强度发生突变时，根据该差值计算下落粒子的直径。

[0071] 激光接收端接收到平行激光并计算出该平行激光的激光强度后，实时计算该平行激光的激光强度与基准激光强度的差值，如果该差值大小超过阈值，表明存在下落粒子经过测量区域，使得激光接收端所接收到的平行激光的激光强度突然变小，则可以根据该差值计算下落粒子的直径，其具体计算过程后续会进行详细介绍，此处不作过多赘述。

[0072] 本实施例中，基准激光强度并非固定不变的，而是由当前环境的透射率设置N值，进而根据N个激光强度采样值动态更新基准激光强度，则在计算下落粒子的直径时，基准激光强度随着当前环境的变化进行了适应性地调整，从而为了减少了环境干扰对测量误差的影响，提高了测量准确度。

[0073] 为了更加详细的说明本发明的技术方案，下面分别对基准激光强度的计算过程，以及下落粒子的直径计算过程进行示例性地介绍。

[0074] 在计算基准激光强度时，作为一种示例，可以利用公式(1)计算得到：

[0075]

[0076] 其中，Pb为基准激光强度，Pi_pmax为激光接收端接收到的平行激光的第i个激光强度采样值，N为激光强度采样值的个数。

[0077] 需要说明的是，参与基准激光强度计算的每个激光强度采样值，均为没有下落粒子经过测量区域时，激光接收端所记录的激光强度采样值。如图3所示，图3为T1时间段内激光接收端所记录的激光强度采样值的示意图。在t时间段内，存在下落粒子经过测量区域，而在t1、t2时间段内，没有下落粒子经过测量区域，则在计算基准激光强度时，利用图3所示的t1时间段内以及t2时间段内激光接收端所记录N个激光强度采样值来进行计算。

[0078] 实际应用中，通常会采用嵌入式处理器来计算基准激光强度。而嵌入式处理器在进行除法运算时，可能需要几个到几十个机器周期，造成计算时间相对较长。而利用按位移动操作来实现数据的除法运算，则通常只需要一个机器周期即可。因此，为了缩短基准激光强度的计算时间，嵌入式处理器可以采用按位移动操作来实现数据的除法运算，则基准激光强度可以利用公式(2)计算得到：

[0079]

[0080] 其中，Pb为基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，N为激光强度采样值的个数，＞＞为按位右移操作，m＝log2N

[0081] 在一些可能的实施方式中，N的取值区间可以是23～27，即，N的取值可以是23、24、25、26、27中的任意一个正整数，则m的取值可以是3至7的任意一个正整数(m的取值包括3和
7)。

[0082] 上述是对基准激光强度的计算过程的示例性介绍，下面对下落粒子直径的计算过程也进行示例性介绍。

[0083] 在计算下落粒子的直径时，作为一种示例，可以根据激光接收端所接收到的平行激光的激光强度与基准激光强度的差值，以及分段修正函数实时计算下落粒子的直径。

[0084] 理论上，下落粒子经过测量区域时，激光接收端可以直接根据接收到的平行激光的激光强度与基准激光强度的差值，利用公式(3)所表示的下落粒子直径与激光强度采样值的对应关系，实时计算得到下落粒子的直径。

[0085]

[0086] 其中，DP为下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为基准激光强度，Ppmax为接收到平行激光被下落粒子最大遮挡时的激光强度采样值，c为可调整的比例系数。

[0087] 则下落粒子的直径为：

[0088]

[0089] 但是实际应用中，激光发射端发射出的平行激光的激光强度并非是线性分布，而是如图4所示的非对称抛物线分布(类似于高斯分布)。其中，图4中的横坐标为激光线长，是指激光发射端发射出的平行激光在宽度方向上从一端到另一端的位置坐标。基于呈非线性的抛物线分布的平行激光，若依然采用公式(4)来计算下落粒子的直径，则计算得到的下落粒子的直径与实际下落粒子的直径之间通常会存在较大误差。因此，在计算下落粒子的直径时，还可以利用分段修正函数对计算得到的下落粒子的直径进行修正。则下落粒子的计算公式可以为：

[0090]

[0091] 也即为：

[0092] D＇P＝DP·f(DP)+b   (6)

[0093] 其中，D＇P为修正后的下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度的最小值，f(Dp)为分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径DP所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

[0094] 在一种示例中，分段修正函数可以如公式(7)所示：

[0095]

[0096] 其中，a1、a2、a3、i、j、k等均为常数。f(Dp)的取值，具体是由DP值所属区间而定。如，当DP的值小于或者等于i时，f(Dp)的值为a1，当DP的值大于i并且小于或者等于j时，f(Dp)的值为a2，当DP的值大于j并且小于或者等于k时，f(Dp)的值为a3等。

[0097] 值的注意的是，直径修正系数以及分段修正函数，可以通过实验来进行标定，具体可以是利用标准钢珠对直径修正系数b以及分段修正函数中的分段修正参数(a1、a2、a3、i、j、k等)进行标定。

[0098] 例如，当选用型号为LPA10的激光雨滴谱仪测量下落粒子的直径时，由于该LPA10激光雨滴谱仪的直径测量范围通常为0.2～30mm，则可以定制多个0.3～29mm的标准钢珠。利用游标卡尺甄选不同直径大小的标准钢珠，并在激光雨滴谱仪上方的固定高度以自由落体的方式投放甄选后的标准钢珠，记录激光雨滴谱仪与经过测量区域的标准钢珠的测量直径。然后利用多个标准钢珠的测量直径以及对应标准钢珠的实际直径，标定直径修正系数以及分段修正函数中的分段修正参数，得到适用于该LPA10激光雨滴谱仪的分段修正函数f(Dp)以及直径修正系数b。

[0099] 此外，本发明还提供了激光雨滴谱仪的装置实施例。请一并参阅图5，图5示出了本发明实施例中激光雨滴谱仪的一具体实施例的结构示意图。该激光雨滴谱仪包括：激光发射端501和激光接收端502，激光发射端501与激光接收端502之间形成测量区域；

[0100] 激光发射端501，用于发射平行激光；

[0101] 激光接收端502，用于接收激光发射端501发射的平行激光，检测接收的平行激光的激光强度，当没有下落粒子遮挡平行激光时，根据当前环境的透射率设置N，并且根据检测到的平行激光的N个激光强度采样值计算出基准激光强度；其中，N大于1，并且所述N与所述透射率的变化趋势相同；

[0102] 激光接收端502还用于，实时计算接收到的平行激光的激光强度与所述基准激光强度的差值，当根据所述差值判断出激光强度发生突变时，根据所述差值计算下落粒子的直径。

[0103] 在一些可能的实施方式中，激光接收端502具体用于：

[0104] 根据当前接收的平行激光的激光强度确定当前环境的透射率，并且根据所述透射率设置N。

[0105] 在一些可能的实施方式中，激光接收端502计算出的基准激光强度为：

[0106]

[0107] 其中，Pb为所述基准激光强度，Pi_pmax为接收的平行激光的第i个激光强度采样值，＞＞为按位右移操作，m＝log2N。

[0108] 在一些可能的实施方式中，在计算基准激光强度时，m的取值区间为3至7的任一整数。

[0109] 在一些可能的实施方式中，激光接收端502具体用于：

[0110] 根据所述差值以及分段修正函数计算修正后的下落粒子的直径。

[0111] 在一些可能的实施方式中，所述分段修正函数根据修正前的下落粒子的直径所在的区间，设置有对应的分段修正参数。

[0112] 在一些可能的实施方式中，利用标准钢珠对所述分段修正函数中的分段修正参数进行标定。

[0113] 在一些可能的实施方式中，计算出的所述修正后的下落粒子的直径为：

[0114]

[0115] 其中，D＇P为修正后的所述下落粒子的直径，Dl为没有下落粒子遮挡平行激光时所述激光接收端接收到的平行激光的宽度，Pb为所述基准激光强度，Ppmax为接收的平行激光被下落粒子遮挡时的激光强度最小值，f(Dp)为所述分段修正函数，并且根据修正前的下落粒子的直径Dp所在的区间，设置有对应的分段修正参数，b为直径修正系数。

[0116] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述激光雨滴谱仪对下落粒子的直径测量过程，可以参考前述任一种方法实施例中的测量过程，在此不再赘述。

[0117] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。