[发明专利]一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统

说明书

本发明公开了一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统，包括光源部分，还包括与光源部分所发射光束位于同一轴线的光信号接收部分，光源部分与光信号接收部分之间设置有反射镜，反射镜能够使光源部分所发射光束射入大气后散射向光信号接收部分，光信号接收部分通过光纤连接有分光检测部分，分光检测部分连接有数据采集模块，数据采集模块连接有计算机。本发明结构简单，使用方便；由一个探测光源便可同时获取多个波长的米氏散射信号，实现可分析气溶胶消光特性、粒子谱分布等各种要素信息；测量精度高，对测量结果的数据分析准确高效。

技术领域

本发明属于气溶胶探测装置技术领域，涉及一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统。

背景技术

目前，探测大气气溶胶是环境研究的重要方法之一，它能提供宽泛的光谱信息，帮助我们更好地解释发生在大气中的各种现象，例如污染排放及其迁移传输、雾霾天气的形成机理、气溶胶的物理和化学特性等，这对许多研究领域都起着重要的作用。然而现有的气溶胶探测激光雷达由于采用脉冲激光器作光源，输出波长有限，不利于开展气溶胶特性研究，尤其是研究大气在特定波长上的辐射效应更是困难。同时，激光器体积大，驱动电路复杂，对环境要求高，成本高，维护困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统，解决了现有气溶胶探测激光雷达输出波长有限的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统，包括光源部分，还包括与光源部分所发射光束位于同一轴线的光信号接收部分，光源部分与光信号接收部分之间设置有反射镜，反射镜能够使光源部分所发射光束射入大气后散射向光信号接收部分，光信号接收部分通过光纤连接有分光检测部分，分光检测部分连接有数据采集模块，数据采集模块连接有计算机。

本发明的特点还在于，

靠近光源部分的光束发射处设置有光探测器PD，光探测器PD与数据采集模块连接。

光源部分包括位于同一轴线的白光LED和聚焦准直透镜组，白光LED连接有脉冲驱动电源。

聚焦准直透镜组包括距离白光LED发射光束处由近及远依次设置且位于同一轴线的全内反射式准直器、第一透镜、光阑和第二透镜。

脉冲驱动电源的脉冲频率为100kHz。

光信号接收部分包括卡塞格林望远镜，卡塞格林望远镜下方依次设置有小孔光阑和第一聚焦透镜，卡塞格林望远镜具有主镜和副镜，主镜中心设置有第一小孔，小孔光阑中心设置有第二小孔，且第二小孔与第一小孔位置对应。

分光检测部分包括通过光纤与第一聚焦透镜连接的第二聚焦透镜，还包括与第二聚焦透镜位于同一轴线的多个二向色镜，二向色镜的反射面正后方均依次设置有滤光片和光电倍增管，且距离第二聚焦透镜最远的二向色镜的透射面正后方依次设置有滤光片和光电倍增管，光电倍增管均与数据采集模块连接。

卡塞格林望远镜口径为254mm，视场角为13mrad。

滤光片为窄带滤光片。

本发明的有益效果是：本发明的一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统结构简单，使用方便；由一个探测光源便可同时获取多个波长的米氏散射信号，实现可分析气溶胶消光特性、粒子谱分布等各种要素信息；测量精度高，对测量结果的数据分析准确高效。

附图说明

图1是本发明一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统的结构示意图；

图2是本发明一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统中聚焦准直透镜组的结构示意图；

图3是本发明一种采用白光LED作光源的气溶胶探测雷达系统中分光检测部分的结构示意图；