[发明专利]激光雷达装置

说明书

设置有：频移校正部(25)，其校正同一时间范围内的多个第1信号频谱的频率相对于第1激光的频率的偏移，并且校正同一时间范围内的多个第2信号频谱的频率相对于第2激光的频率的偏移；以及频谱累积部(26)，其对由频移校正部(25)校正后的多个第1信号频谱进行累积，并且对由频移校正部(25)校正后的多个第2信号频谱进行累积，分子浓度计算部(27)根据由频谱累积部(26)累积后的第1信号频谱和第2信号频谱计算大气中的分子的浓度。

技术领域

本发明涉及计算大气中的分子的浓度的激光雷达装置。

背景技术

在以下的非专利文献1中，公开了计算大气中的分子的浓度的激光雷达装置。

该激光雷达装置具有产生如下激光的光源：吸收波长的激光，该吸收波长是被大气中的分子吸收的波长；以及非吸收波长的激光，该非吸收波长的激光是不被大气中的分子吸收的波长。大气中的分子具有固有的吸收谱，吸收波长的激光的波长与大气中的分子的吸收谱的波长相对应。

另外，该激光雷达装置具有光天线，该光天线将从光源产生的吸收波长的激光以及非吸收波长的激光放射到大气中，并接收由大气中的气溶胶散射的吸收波长的激光的散射光和非吸收波长的激光的散射光。

以下，将吸收波长的激光的散射光称为“吸收波长散射光”，将非吸收波长的激光的散射光称为“非吸收波长散射光”。

进而，该激光雷达装置具有光耦合器，该光耦合器对由光天线接收到的吸收波长散射光和吸收波长的激光进行合波，并且对光天线所接收到的非吸收波长散射光和非吸收波长的激光进行合波。

该光耦合器输出吸收波长散射光和吸收波长的激光的合波光并且输出非吸收波长散射光和非吸收波长的激光的合波光。

以下，将吸收波长散射光和吸收波长的激光的合波光称为“吸收波长合波光”，将非吸收波长散射光和非吸收波长的激光的合波光称为“非吸收波长合波光”。

该激光雷达装置具有光接收机，该光接收机对从光耦合器输出的吸收波长合波光进行检波，输出吸收波长合波光的接收信号，并且，对从光耦合器输出的非吸收波长合波光进行检波，输出非吸收波长合波光的接收信号。

该激光雷达装置具有信号处理器，该信号处理器根据从光接收机输出的吸收波长合波光的接收信号和非吸收波长合波光的接收信号计算大气中的分子的浓度。

当从光接收机输出吸收波长合波光的接收信号时，信号处理器通过对吸收波长合波光的接收信号进行高速傅立叶转换，从而计算每个时间范围的多个吸收波长合波光的信号频谱。

为了提高信噪比即SN比，信号处理器通过对同一时间范围内的多个信号频谱中的同一频率的信号成分彼此进行累积，从而对多个信号频谱进行累积。

信号处理器在对多个信号频谱进行累积后，对累积后的信号频谱中的多个信号成分进行比较，将多个信号成分中的最大的信号成分确定为吸收波长合波光的峰值强度。

当从光接收机输出非吸收波长合波光的接收信号时，信号处理器通过对非吸收波长合波光的接收信号进行高速傅立叶转换，从而计算每个时间范围的多个非吸收波长合波光的信号频谱。

为了提高SN比，信号处理器通过对同一时间范围内的多个信号频谱中的同一频率的信号成分彼此进行累积，从而对多个信号频谱进行累积。

信号处理器在对多个信号频谱进行累积后，对累积后的信号频谱中的多个信号成分进行比较，将多个信号成分中的最大的信号成分确定为非吸收波长合波光的峰值强度。

信号处理器根据吸收波长合波光的峰值强度和非吸收波长合波光的峰值强度计算光学厚度，并根据光学厚度计算大气中的分子的浓度。

光学厚度是各个时间范围内的吸收波长合波光的峰值强度与非吸收波长合波光的峰值强度之比。

现有技术文献