[发明专利]一种大气空间立体温度探测的拉曼激光雷达系统装置

说明书

本发明提供一种大气空间立体温度探测的拉曼激光雷达系统装置，包括激光发射光路系统：对激光光束进行扩束整形后入射大气，形成后向散射信号被光信号接收系统接收；光信号接收系统：接收来自激光发射光路系统的原始光信号并传递至分光系统；分光系统：将原始光信号进行滤除、筛选，分离出需要的特定波长的光信号，传递到光信号转化模块；光信号转化模块：接收经过分光系统筛选并分离出系统需要的波长的光信号，并转换成电信号；电信号处理系统：对电信号处理后传输至数据采集计算处理系统；数据采集计算处理系统：对调理后的电信号进行采集、处理和计算获取最终结果。本发明提高信号接收效果，探测距离远，精度高，能全天候保证雷达数据的正常。

技术领域

本发明主要涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种大气空间立体温度探测的拉曼激光雷达系统装置。

背景技术

大气温度是在大气环境研究中的基本气象参数之一，它描述了大气的热平衡结构。在研究大气物理现象、全球气候变暖、空间逆温层等问题上起到重要作用，同时也是很多大气模式的重要模型参数。全天时的大气温度结合气溶胶的空间分布和时间演化参数，有助于研究云雾降水、气候变化和天气过程等问题。精准的大气温度探测具有重大意义。

目前对于大气垂直温度探测的主要手段有卫星遥感、探空气球、微波辐射计等多种手段进行。卫星遥感探测是从上而下，基于热辐射信息结合大气模型进行的温度反演，尺度大，空间广,具有整体宏观特性，但是垂直分辨率低，细节和精度效果不好；探空气球的方式可以实现较为精准的测量，但是速度慢、尺度小，范围窄，适用于某个点位测量，并且还受限于天气条件，地理位置等因素影响。

同传统探测方式相比，激光雷达技术是最有前景的主动遥感探测技术，在大气环境探测应用领域具有独特的优势：具有高时空分辨率高、高空间分辨率特性、探测范围广、探测精度高、连续探测性强、维护量低等优点。

现有的设备采用普通天窗镜片，在实际环境的使用过程中，近场出现镜片灰尘积累、雨水积累问题，需要定期清理，一般每天一次，如果不清理，将会影响实际雷达信号质量，拉曼信号本来就弱，如果镜片表面不干净极易衰减雷达有效信号，导致探测距离降低。并且如果空气中的灰尘或者雨水非中性，例如酸性或者碱性，如果不及时清理还可能会慢慢的腐蚀天窗镜片表面的镀膜膜层，从而降低雷达信号的接收效率。

对于冬天和夏天，一些高湿度地区，由于雷达系统一般在恒温的环境中，内外环境的温差将会极易导致天窗镜片的凝露现象，如果出现凝露，那么将会导致雷达信号全部被阻挡消失，形成无效数据。这种问题的解决一般通过调整站房空调温度，配备除湿机来解决，但是需要人员进行及时监控，费时费力成本高。

拉曼测温激光雷达通过获取的转动拉曼信号进行垂直温廓线反演，由于拉曼信号极其微弱，并且容易受到干扰，一般探测距离短，尤其是白天，精度差。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，解决了拉曼信号信噪比低，探测距离短，高精度低的问题，能够获取高精度的大气温廓线垂直探测结果；解决了当前雷达容易受外部环境影响，需要大量人力维护监控的问题。本发明提供一种大气空间立体温度探测的拉曼激光雷达系统装置，包括激光发射光路系统、光信号接收系统10、分光系统、光信号转化模块、电信号处理系统和数据采集计算机处理系统，

所述激光发射光路系统：对激光光束进行整形，引导入射大气，使得激光和大气中的相关分子和粒子进行作用，形成被光信号接收系统接收的光信号；

所述光信号接收系统10：接收来自激光发射光路系统的原始光信号并传递至分光系统；

所述分光系统：将光信号接收系统传递过来的光信号进行筛选，分离出系统需要特定波长的光信号，并将其传递到光信号转化模块；

所述光信号转化模块：接收经过分光系统筛选并分离出系统需要的波长的光信号，并转换成电信号处理系统需要的电信号；