如何做个云量监察系统 ？？

Anyone who has design information （ design diagram) or idea to make a clouds checking system at night time ?

目的:
花了那么多精神和金钱添置了天文设备,为的是看星,但因为夜间天空经常有云的关系,未能满足个人看星的要求而感到实在不值得。
解决办法有一个，就是看星得和云竞赛。
在察觉到小云量的时候马上要动身看星。但问题是不可能无时无刻都能知道头上云量多小，因此要有一个比较方便的云量监察系统方便让自己第一时机把握看星的机会。
此系统最有用最可行的应用便是放在床头能方便地给人在睡觉的时间，趟在床上的时间，能随意地观察到天上的云量，看窗户一般都看不清楚，也只能看到一个方位的云，而且在睡时也懒得走到窗户前去看，那样的系统便能起到方便即时的作用了。另外估计一般后半夜的云会比较小，那时候一般人都在睡觉，但如果在睡觉时也能随意地偶尔查一下有没有云，那样肯定会争加不小的看星机会的。

系统要求：
1. 能全放位夜间给人看到天空的云,显示部份不限摆放地方。
2. 电子系统或者特殊光学系统(e.g 潜望镜)都能被接受。
3.可以购买类似的仪器，也可以自制。

Pls leave your message here ,
and Thanks for information .

MANDII
2010/01/14

哦，我觉得这个工作交给卫星做比较好……

DesktopEarth Version 2.1.1

http://CodeFromThe70s.org

自己做个激光雷达，如何？

潜望镜+圆突反射镜之类的东西。能目睹整个天空，还要晚上够光看到云.. .
或者像闭露电视+圆突反射镜那样，接收件指向圆突反射镜拍摄云层，放露天，接收件有盖遮掩，防水保护。显示屏放房间内，外墙悬挂电线。 对 !!!
再迟一些加个录像机，可以翻查后半夜的云量情况，哈哈哈！！
或者再接PC判别云量多小作警报系统！！（optional)

大家如果有以上提议的部件购买信息，请告知，感谢。

1# mandii

Maybe some remote aurora/meteor observatory schemes can help. You need a wide-field(or fisheye) lens, a CCD(or webcam) and a control system that takes imanges automatically and send it to you immediately. Almost all of them can be bought in electronic market, but surely they may cost a lot.

http://www.unis.no/60_NEWS/6040_Archive_2008/n_08_12_09_SIAEOS/SIAEOS_accepted_news_09122008.htm
a typical design of aurora observatory.

maybe you can do some more with your observing system just like searching for meteor groups, fireballs, aurora, satellites and so on.

1# mandii  

Maybe some remote aurora/meteor observatory schemes can help. You need a wide-field(or fisheye) lens, a CCD(or webcam) and a control system that takes imanges automatically and send it t ...
shiaki 发表于 2010-1-24 20:21

                               
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This proposal seems expensive .
I need cheap components to build up such system .

自己做个激光雷达，如何？
longyun 发表于 2010-1-21 21:06

                               
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这个解决方案可行 ！而且效果应当非常的好。
只是不知道那里有得买个平宜的那种仪器。

对激光没有什么特殊要求，需要一点功率，以及是脉冲式的。再就是一个光电倍增管和一个滤镜，计时方面比较好的晶振就可以达到要求。
9# mandii

对激光没有什么特殊要求，需要一点功率，以及是脉冲式的。再就是一个光电倍增管和一个滤镜，计时方面比较好的晶振就可以达到要求。
9# mandii
longyun 发表于 2010-1-25 19:22

                               
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得自己做?? 那东西一般那些地方会有得买的?你估计价钱会要多小能搞得定
另外,你觉得自己能做得了?

楼主，感谢你对我提到的方案有兴趣。这个东西我见过科研级的实物，当然那个是用作高空（100km以上）探测用的，我常在那个实验室附近观测，如果起云仪器很敏感。
如果要DIY一个云量监测系统，也不是很难。我查了下,这个公司http://www.lamdapacific.com/index.asp就有卖我们需要的几个重要材料，905nm 210W的脉冲激光二极管和雪崩二极管（APD）。另外你还需要两个镜子，成像质量要求不高但是需要对900nm有比较好的透过率。发射和接收系统就这样搞定。当然还需要一个时序触发电路来完成时序动作和定时计算，但是这个是很容易实现的。最后做个地平式支架，用步进电机控制抚养扫描天空，对角度没有什么特别的精度要求，应该也不难。

因此，原材料是齐备的。造价多少我不清楚。你可以咨询下那个网站看看那两个管子要多少钱，其他部分都是我们天文爱好者比较熟知的了。

特别申明，我没有自己动手做过。我认为没有原则性障碍，刚咨询了下我一朋友，他说这样的云雷达有得卖，网上一搜果然也有，但是估计不是个人买得起的而且对你的用途也不必要。

如果你有时间，并且愿意DIY，我想论坛上同好包括我会助你一臂之力的。

好！有你这番话我心里有个底了，这事情看来有路可走，只要有一条路，加上我有的是时间。
我相信总有一天会实现的。目前先得了解了解你的资料，再说。

激光影响观测，用多普勒雷达吧，一分钟更新一次，不仅知道有没有云，还能知道哪块云会下雨、哪块云会落雹子。。。

14# 活动星图

囧,风暴追逐者...

904nm激光不在可见光范围内，而且观测的时候没必要开着了。多普勒雷达确实不错，看国外那些追龙卷风的爱好者用过，不过不知道对于比较薄而且运动没有那么剧烈的云是否有效？可能价格比较昂贵，而且在国内不知道是否受无线电管制？
14# 活动星图

Longyun 兄,

电子方面的我不是很熟悉的。。 。
你先简单的回答以下的问题，也不用太子细。
子细的等下一步再说。


按你说的做法是 ：
1)脉冲激光二极管和雪崩二极管（APD）,两个镜子(900nm 比较好的透过率) 做的发射和接收系统。
2）时序触发电路
3）地平式支架
4）步进电机控制抚养扫描天空


问题1） 二极管不是仪器来的吧，怎么做个完整的发射和接受部份？
问题2） 2 和 4 又怎样跟 1 合拼在一起呢？
问题3） 是不是把904nm激光发射到天上，有云便会反射下来，没云就没法反射，接收部份接收反射下来的激光以显示 到屏幕上 ？
问题4） 怎么又没提到屏幕的呢？要用什么屏幕 ?

1) 把APD放在一个望远镜物镜的焦点上就搞定，物镜一方面增大接收面积，另一方面限制接收角度。注意904nm光和可见光的焦点不在同一处。APD需要200V这样的电源，最简单的解决办法是用9V电池串联，噪声小而且其实APD功耗也很小。
   发射部分需要把光整成平行光，激光笔里面那种4mm非球面透镜就可以，这东西也有得卖不过小贵。处于某些目的可能需要扩束，扩束用望远镜，从目镜打进去物镜发射出去就可以。

2)如上述，发射部分和接收部分像望远镜和寻星镜一样安装在一起，然后架在地平式支架上。用单片机做一个控制系统实现地平支架每次旋转一个小角度停留片刻——发射激光——接收激光这样的时序。单片机此时有方位和俯仰角数据、有APD强度和往返时间间隔数据（不同高度的云层发射信号的到达时间不同，一个10M的ADC就可以获得10m的分辨率）这些数据足够你用来作图了。显示方式我认为比较简单的还是连上电脑，单片机可以用USB或者RS232与电脑通讯，用Labview（盗版）写个小程序就可以得到类似雷达图那样很拉风的效果了。

3）原理上确实用的是反射（应该说散射）灰尘、水汽都会有一定反应。如果在数据处理上下些功夫能更好的指示当前的观测条件（因为天空背景亮度也可以用APD反应出来）。

4）在2）里我想我已经把信息显示的问题说明白了

我明白你意思了 !
就是要做个独立的904nm光的望远镜定时发射接受电脑平台系统.
该系统像望远镜设备那样架设. 发射镜筒和接收镜筒上下放一起,分别内阁APD的发射和接收电子元件. 再做个有定时功能的地平台(单片机),每次旋转一个小角度停留片刻 ,做发射激光,接收激光这样的定时时序 . 然后发射和接收部份必需要有某种有用的信号接到单片机上,加上单片机本身有的方位和俯仰角数据,那么片机便能输出有用的数据,再把数据以自制的电脑图象程序(Labview程序语言来编制  )来作显示,但只是作为显示部份而并不用控制单片机和发射接受部份.

考虑1)  先从该系统的价钱和作法难度上看,
       a) APD只是电子元件,估计不会贵到那里去。得整个来用，应该是不用怎么电子上的改装的。而且买也应该不会很贵的      
       b)要用两个谱通的望远镜改装加APD 和激光笔里面透镜，以作发射和接收镜筒，也不会贵。
       c)单片机应该是个仪器来的，这个会是重点所在 ！要能接受以及输出有关的数据，这个东西是做不了的，要买可能要不小的钱      
       d) 作个图象程序会是专门技术方面的事情，钱倒是不用什么。
       e) 搞个架可以随便
       f) 再来个电脑，整个电脑当作一个显示屏。

考虑2)  这个系统有很大的部份和现有的望远镜设备上重合，不排除能共用的可能性。

考虑3)  用望远镜的物径来发射，比如物镜是15cm,那么904光也就只有15cm直径的光大小吧，那一次探测的范围是不是和用一个同样口径的望远镜看的天区是一样的 ？？那么如果要探测整个天空的范围，估计要多长时间呢 ？ 因为要知道这套设备一般是用于睡眠时间偶尔看看的，如果等太久的才能看到整个天空的话，可能会有点问题的??

兄台，我想你已经基本理解我的意思了。但是稍微有点出入，我想就你所列的来说
2)支架可以买任何一种精度一般的可以加双轴电跟的地平或赤道仪都可以，我们自己DIY马达及控制部分，这样比较简单。
3）你不必做覆盖，1度的步进应该就可以了。合理的方案其实是高仰角（接近头顶）步进比较大，低仰角步进角比较小就可以。激光发射怎么也会有10Hz，所以每点花费时间也很小。几分钟扫描一次全天空应该足够了吧。另外，你获得的数据一方面可以绘出不同高度的云层分布做具体分析，一方面你的程序可可以计算出一些参数，比如云覆盖率这样你设定这个值小于10%就叫醒你（电脑播放个小音乐或者任何你喜欢的方式）。

1）成本方面也许和你想象的不同，比如APD需要几百块钱，Laser可能也是这个价或者更贵。APD需要低噪音高电压电源，所以我专门提了供电方面的事情。单片机就是一个芯片，这个东西倒是非常便宜。我用过的一块LM1138开发板不过200块钱。用C语言编程，挺简单的。计算机不仅用来显示，实际上承担数据处理功能，用过Labview的话这块并不难。

最后我想说，电路设计和程序上我可以提供一些帮助。但是我时间比较有限，而且调试组装都是靠您自己完成。您应该有一定的电子和程序基础或者您身边有这样的人。这样这个事情会更有把握。