[发明专利]一种云粒子散射函数的探测系统、方法和装置在审
申请号: | 202110535472.7 | 申请日: | 2021-05-17 |
公开(公告)号: | CN113155683A | 公开(公告)日: | 2021-07-23 |
发明(设计)人: | 邓兆泽;李睿劼;冉靓;黄梦宇;田平;边宇轩 | 申请(专利权)人: | 北京市人工影响天气办公室;中国科学院大气物理研究所 |
主分类号: | G01N15/00 | 分类号: | G01N15/00;G01N21/53 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人: | 王宝筠 |
地址: | 100089 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 粒子 散射 函数 探测 系统 方法 装置 | ||
1.一种云粒子散射函数的探测系统,其特征在于,云室中包括云粒子,云室壁上设置有多个玻璃视窗,所述多个玻璃视窗两两相对,所述探测系统包括激光发射装置、接收装置和计算设备:
所述激光发射装置设置在云室外部,所述激光发射装置发出的激光束通过所述多个玻璃视窗中的第一玻璃视窗入射到所述云室,并从所述多个玻璃视窗中的第二玻璃视窗出射,所述第一玻璃视窗与所述第二玻璃视窗相对;所述激光束在入射到出射的过程中被所述云室内的云粒子散射形成散射光;
所述接收装置位于所述云室外部,分别设置在所述多个玻璃视窗中的所述第一玻璃视窗、所述第二玻璃视窗和第三玻璃视窗所在位置,所述接收装置分别透过所述第一玻璃视窗、所述第二玻璃视窗和第三玻璃视窗,通过其上包括的光电探测器接收所述散射光,测量所述散射光的第一光强信息;所述第三玻璃视窗位于所述第一玻璃视窗与所述第二玻璃视窗所在直线的侧面;
所述计算设备设置在所述云室外部,用于获取不同接收装置测量得到的所述第一光强信息,并根据所述第一光强信息确定云粒子散射函数。
2.根据权利要求1所述的探测系统,其特征在于,所述云室壁围绕的形状的横截面是圆形,所述第一玻璃视窗和所述第二玻璃视窗所在直线为所述圆形的第一条直径,所述第三玻璃视窗位于与所述第一条直径垂直的第二条直径上。
3.根据权利要求1或2所述的探测系统,其特征在于,所述激光发射装置包括激光器、起偏器和扩束元件:
所述激光器用于产生所述探测系统需要的激光;
所述起偏器用于将所述激光器发出的激光转换成线偏振光;
所述扩束元件用于对所述线偏振光进行扩束得到所述激光束。
4.根据权利要求1或2所述的探测系统,其特征在于,所述接收装置还包括检偏器,所述探测系统还包括驱动电机:
所述驱动电机用于驱动所述检偏器旋转,以控制所述光电探测器在不同时刻接收到不同偏振状态的散射光,且设置在所述第一玻璃视窗、所述第二玻璃视窗和第三玻璃视窗的接收装置中的光电探测器在同一时刻接收的散射光的偏振状态相同。
5.根据权利要求1或2所述的探测系统,其特征在于,所述探测系统还包括激光能量计:
所述激光能量计设置在所述第二玻璃视窗处,所述激光能量计用于在所述云室内未充满云粒子时测量所述激光束的第二光强信息,所述激光能量计还用于在所述云室内充满云粒子时测量所述激光束的第三光强信息。
6.根据权利要求5所述的探测系统,其特征在于,所述计算设备用于控制所述激光发射装置和所述接收装置,并获取所述第一光强信息和所述第二光强信息,根据所述第一光强信息和所述第二光强信息确定所述散射函数,并与所述第三光强信息相互印证。
7.根据权利要求1或2所述的探测系统,其特征在于,所述接收装置还包括滤光片,所述探测系统还包括驱动电机,所述激光束包括多种波长:
所述驱动电机用于驱动所述滤光片旋转,以控制所述光电探测器在不同时刻接收到不同波长的散射光,且设置在所述第一玻璃视窗、所述第二玻璃视窗和第三玻璃视窗的接收装置中的光电探测器在同一时刻接收的散射光波长相同。
8.一种云粒子散射函数的探测方法,其特征在于,所述方法基于权利要求1-7任一项所述的探测系统实现,所述方法包括:
获取不同接收装置测量得到的第一光强信息;
根据所述第一光强信息确定散射函数。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,若所述探测系统包括激光能量计,所述方法还包括:
获取激光能量计测量得到的第二光强信息;
所述根据所述第一光强信息确定散射函数,包括:
根据所述第一光强信息和所述第二光强信息确定所述散射函数。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述探测系统进行系统标定,所述系统标定包括像元辐射标定、像元投影和所述光电探测器的探测信号标定。
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