光学光谱仪 CAPS-DPOL

用于研究开发环境分析实时

概述
CAPS-DPOL 是一款研究级多用途云谱仪，集成了三种 Droplet 探头（Cloud Imaging Probe — CIP、Cloud and Aerosol Spectrometer with Depolarization — CAS‑DPOL、Hotwire 液相水含量传感器 — LWC），并配备环境温度与相对湿度传感器及偏振测量功能，可用于水/冰鉴别。

特性与优势

• 数据覆盖全面 — 组合探头可覆盖从亚微米气溶胶到大尺寸降水的粒径（各探头范围约 0.51 µm 至 1.55 mm）。
• 测量多样 — CAS‑DPOL: 0.51–50 µm；CIP: 12.5 µm–1.55 mm（标准）；LWC: 约 0.01–3 g/m3（依传感器而定）。
• 偏振区分能力 — CAS‑DPOL 提供去偏振/后向散射通道，用于区分球形（液态）与非球形（冰）颗粒。
• 系统集成 — 含 T/RH 传感器、飞机速度与压力输入，提供 Lifecycle Care 计划与可选附件模块。

技术

• CIP 使用 64 元线性光电探测阵列进行粒子成像，通过连续“切片”重建粒子阴影图像。
• CAS‑DPOL 采用前向与后向偏振光散射检测以获取粒径与形态信息。
• Hotwire LWC 通过在惠斯通电桥中维持受控温度的盘绕线，利用维持温度的功率计算蒸发并推导液相含量。

CAS-DPOL
采集前向散射光以确定粒径，并采集偏振后向散射以评估颗粒形状，实现水/冰区分。

LWC（Hotwire）

• 盘绕感应线在约 150 °C 下维持温度，作为温度依赖电阻工作。
• 维持线圈温度的耗电用于计算蒸发量，从而推导 LWC。

主要应用

• 云物理学与微物理研究
• 气候模型输入与辐射强迫研究
• 天气调控与降水研究
• 污染与气溶胶表征

PADS – 粒子分析与显示系统（可选）

• 控制数据记录与采样的开始/停止。
• 实时显示并回放 CIP 获取的粒子图像。
• 显示体积与数量浓度、Median Volume Diameter（MVD）和 Effective Diameter（ED）。
• 显示/比较由 hotwire、CIP、CAS 测得或计算的 LWC，并监控仪器参数与遥测。

附件

• PADS 软件与笔记本（可选）
• 数据采集系统（可选）

技术对比
参数 — CIP 规格 — CAS 规格 — LWC 规格
技术 — 光学阵列探头，64 元线性探测器（62 个定径元件） — 前向/后向散射光传感器（含去偏振） — 温控 hotwire 传感器
测量粒径范围 — 12.5 µm – 1.55 mm（CIP） — 0.51 µm – 50 µm（CAS‑DPOL） — 不适用；LWC 0–3 g/m3
采样面积 — 10 cm × 1.55 mm — 11.1 mm × 120 µm — 不适用
最大浓度范围 — 取决于粒径，CIP 标准头可达约 500 particles/cm3 — 经过重合校正后 >1,000 particles/cm3 — 3 g/m3
空气速率范围 — 10–300 m/s（CIP） — 10–200 m/s（CAS、LWC） — 10–200 m/s
尺寸箱数 — 62（CIP） — 可选 10/20/30/40（CAS） — 不适用
采样频率 — 1D: 0.05–40 Hz；2D: 缓冲区满时可变 — 可选 0.05–40 Hz — 不适用
激光 — 658 nm（CIP 约 30 mW；CAS 约 50 mW） — —
数据接口 — 2D CIP: RS-422 高速；系统数据 RS-422 56.6 kb/s — —
重量 — 探头系统示例约 20.4 kg（45 lb）
电源 — 28 VDC；探头电子约 10 A；防冰加热器最高 45 A（可选）
工作环境 — 0–40 °C；相对湿度 0–100% 非凝结

技术规格

• Model: CAPS-DPOL
• Brand: ENVEA
• 包含探头: CIP、CAS‑DPOL、Hotwire LWC
• CAS 测量范围: 约 0.51–50 µm
• CIP 测量范围: 约 12.5 µm–1.55 mm
• LWC 范围: 约 0.01–3 g/m3
• 成像检测器: 64 元线性光电探测阵列（CIP）
• 激光: 658 nm（不同探头功率不同）
• 数据接口: RS-422 用于 2D CIP 和系统遥测
• 重量（示例）: 约 20.4 kg（45 lb）
• 电源: 28 VDC；防冰加热器为可选项
• 工作条件: 0–40 °C；相对湿度 0–100% 非凝结