天气现象观测仪是一种智能型多变量传感器，它由一个散射能见度仪，一个降水检测系统传感器以及温度、湿度、风向、风速等传感器组成。通过对这些数据变量的逻辑分析来判定天气现象。

散射能见度仪不仅能测量0-50.0km气象光学视程的连续变化，而且根据散射信号闪烁的速度变化来探测降水颗粒，并从光学角度估计降水强度和降水量。

降水检测系统，主要由光学雨量计等组成，其工作原理是测量雨滴经过一束光线时由于雨滴的衍射效应引起的光的闪烁，闪烁光被接收后进行谱分折，其谱分布与单位时间通过光路的雨强有关，以及与雨滴的半径大小和雨滴降落速度也有关系，从而判断降水种类、降水强度与有无降水等。

根据能见度与相对湿度可判定雾、轻雾还是霾的现象。再参照风及其它资料可判定沙尘暴与扬沙等。

从风的测量值的离散序列可确定飑。若风速测量的输出值与风向传感器、温度、湿度传感器结合在一起，就有可能识别出飑线。