[发明专利]一种大气温湿度廓线激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种大气温湿度廓线激光雷达系统，其特征在于，包括：工控机、激光发射系统、接收分光系统和数据采集系统；所述的激光发射系统包括激光器和光学引导组件，所述的激光器与工控机电连接，所述的光学引导组件将激光器发射的激光引导至大气中；所述的接收分光系统包括望远镜、优化组件和分光组件，所述的优化组件将望远镜接收的光信号准直处理后，由分光组件分成五组光信号；所述的数据采集系统包括采集卡和与采集卡电连接的五组光电传感器，每组光电传感器对应一组光信号，所述的采集卡与工控机电连接。本发明克服了现有技术的不足，可实现温度垂直空间分布探测和温度边界层探测。

技术领域

本发明属于激光雷达技术领域，具体涉及一种大气温湿度廓线激光雷达系统。

背景技术

激光雷达(LIDAR，LIght Detection And Ranging)是以激光为光源，通过探测激光与大气相互作用产生的回波信号，来遥感大气，具备高精度距离分辨能力。激光与大气的相互作用，会产生包含气体原子、分子、大气气溶胶粒子和云等有关信息的辐射信号，利用相应的反演方法就可以从中得到关于气体原子、分子、大气气溶胶粒子和云等大气成分的信息。

同时激光雷达可以获得大气温度廓线、大气湿度廓线、臭氧廓线等信息，是气象、环保行业中不可缺少的监测设备，应用前景越来越广泛。大气边界层温度廓线分布与大气逆温和城市热岛等大气现象密切相关，是大气预报的重要参数，温廓线拉曼激光雷达系统对边界层大气逆温特性和城市热岛效应的变化规律具有非常重要的意义。温廓线拉曼激光雷达主要是利用大气中氮气、氧气拉曼后向散射信号，来反演大气中温度廓线时空分布情况。

发明内容

为了实现大气温度湿度廓线的同步测量，本发明提供一种大气温湿度廓线激光雷达系统。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种大气温湿度廓线激光雷达系统，其特征在于，包括：

工控机、激光发射系统、接收分光系统和数据采集系统；

所述的激光发射系统包括激光器和光学引导组件，所述的激光器与工控机电连接，所述的光学引导组件将激光器发射的激光引导至大气中；

所述的接收分光系统包括望远镜、优化组件和分光组件，所述的优化组件将望远镜接收的光信号准直处理后，由分光组件分成五组光信号；

所述的数据采集系统包括采集卡和与采集卡电连接的五组光电传感器，每组光电传感器对应一组光信号，所述的采集卡与工控机电连接。

进一步，所述的光学引导组件包括反射镜一、扩束器和反射镜二，所述的反射镜一将激光器发出的激光反射至扩束器，经扩束器扩束后被反射镜二反射至大气中。

进一步，所述的扩束器的扩束倍数至少为3倍，透光率≥95％。

进一步，所述的扩束器的扩束倍数为5倍。

进一步，所述的激光器为单脉冲能量大于150mJ的紫外激光器，波长为355nm。

进一步，所述的优化组件包括光栅、反射镜三和准直透镜，望远镜接收的光信号经光栅处理后，由反射镜三发射给准直透镜进行准直处理；所述的分光组件包括依次设置于光路上的分色片一、分色片二、滤光片一、分色片三、滤光片四和滤光片五，其中分色片一将光信号分成两路，其中一路经滤光片六过滤后得到第一组光信号，分色片二将来自于分色片一的光信号分成两路，其中一路经滤光片七过滤后得到第二组光信号，滤光片一将来自于分色片二的光信号分成两路，其中一路为第三组光信号，分色片三将来自于滤光片一的光信号分成两路，其中一路经滤光片二和滤光片三过滤后得到第四组光信号，滤光片四和滤光片五将来自于分色片三的光信号过滤后得到第五组光信号。