[发明专利]一种具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统

说明书

技术领域

    本发明涉及激光雷达系统领域，具体涉及一种具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是光机电一体化的高技术精密仪器，多用于大气参数的定量探测。有一些激光雷达在测量高层（如平流层）大气臭氧、大气气溶胶、水汽等，选用带门控的光电倍增管（一种将微弱的大气回波信号转化为微弱电信号的装置），通过调节触发光电倍增管门控的延时时间来调整测量范围，同时摒弃低空强回波信号。然而在门控调节过程中门控的开关过渡区仍然会出现很强的回波信号，会因注入了强光后不能立即恢复造成拖尾现象。这对高空信号探测极为不利，使得后续测得的回波信号出现失真，给数据反演带来很大不确。

如图1所示，该图为采用带门控的光电倍增管探测的激光雷达355nm波长的回波信号，从图中可以看出，大致在11.5km以前，是没有给光电倍增管触发信号的，此时光电倍增管是关断的，即其增益较正常工作时衰减1000倍左右，但是低层回波信号非常强，光子计数卡还是检测到了信号，在开门瞬间（图1开、关门之间过渡区），出现了很强的信号。此时光电倍增管易于饱和，给后面的信号带来不大的不确定性。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便的具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统,本发明要求激光器工作在外触发模式下。根据激光器之间的不同组合，该激光雷达系统能够探测对流层臭氧、水汽和气溶胶，也能够探测平流层臭氧和平流层气溶胶。通过光学斩波器输出频率信号作为同步信号，经FPGA电路板信号处理产生激光器外触发信号，通过调节激光器发射激光时间，使低空大气回波信号被光学斩波器上的斩光盘实心区域遮挡一段时间（在探测平流层大气成分时），在物理上屏蔽强回波信号直接照射到光电倍增管的感光面上，防止在开关门时光电倍增管出现饱和、疲劳现象；FPGA电路板接收斩波器输出的同步频率信号，并在该同步信号的作用下，产生符合激光器工作要求的3台激光器外触发信号。

为解决发明的技术问题，所采用的技术方案为：

一种具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统，其特征在于：包括有第一激光器、第二激光器、第三激光器，第一激光器的前方光路上依次设有拉曼池、第一光电二极管，第二激光器的前方光路上设有第二光电二极管，第三激光器的前方光路上设有分束镜S2，分束镜S2的反射光路上设有全反镜S1，全反镜S1的反射光路上和分束镜S2的透射光路上分别设有第三光电二极管、第四光电二极管，所述的第一、二、三、四光电二极管分别接入触发电路，第一激光器、第二激光器、第三激光器分别向大气中发射一定波长的激光，激光与大气中的各种介质发生作用，产生的后向散射回波信号由望远镜接收，回波信号经望远镜的主镜反射至望远镜的副镜，望远镜的副镜将回波信号反射至全反镜S3，望远镜的副镜与全反镜S3之间的回波信号的焦点处设置有斩光盘，斩光盘连接斩波器，斩波器的频率输出端接入FPGA电路板，FPGA电路板控制连接第一激光器、第二激光器、第三激光器，全反镜S3的反射光路上依次经准直镜、分光系统接入七路带门控光电倍增管，七路带门控光电倍增管的信号输出端连接七路前置放大器对信号进行放大后接入七路采集系统，七路采集系统接入计算机显示存盘。

所述的一种具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统，其特征在于：所述的第一激光器、第二激光器、第三激光器分别采用YAG激光器YG980、准分子激光器、YAG激光器YG9050。

所述的一种具有压制低空强回波信号功能的激光雷达系统，其特征在于：所述的第一、二、三、四光电二极管接收到的散射的激光的波长分别为289nm、308nm、532nm、355nm。

FPGA的能够将接入的同步频率信号进行信号处理输出三台激光器外触发信号。

与现有方案相比，本发明的积极效果在于：

本发明采用光学斩波器及FPGA激光器外触发信号，使激光器在外触发下工作，低空强回波信号经斩光盘遮挡，避免低空强回波信号直接照射到光电倍增管的感光面上，避免了直接照射引起光电倍增管疲劳而出现信号失真问题。

附图说明

图1为L625激光雷达355nm波长的回波信号的波形图。

图2为本发明的原理结构图。

具体实施方式