[发明专利]大气气溶胶激光雷达定标仪

说明书

本发明提供了大气气溶胶激光雷达定标仪，包括圆环型基座、准直透镜座、定标旋转座和光电发射模块；所述光电发射模块包括发光模块、光电控制和驱动模块和电缆接头；所述发光模块包括金属座、半导体发光器件、光电二极管和光导管，所述半导体发光器件、光电二极管、光电控制和驱动模块和电缆接头依次串联。该大气气溶胶激光雷达定标仪通过产生不同波长、不同动态特征的光电信号来模拟不同大气场景的激光雷达回波信号。其可以在实验室或外场环境条件下对激光雷达的主要光电参数和指标进行标定。

技术领域

本发明属于光学设备技术领域，具体地涉及一种大气气溶胶激光雷达定标仪。

背景技术

气溶胶激光雷达是一种用于地球科学、大气遥感领域的大气时空分布探测仪器。气溶胶激光雷达的发射装置发射一个或多个波长的单色、偏振、脉冲激光，通过望远镜等光学装置接收到不同高度大气分子、气溶胶(细微颗粒物)和云等的后向散射信号，通过接收信号的时间和强度反演大气分子、气溶胶等的光学特性、微物理参数和形态特征，实现大气成分时空分布的观测和定量测量。

为了实现大气参数的精确定量测量，激光雷达系统需要定期进行标定。而大气探测激光雷达的多个系统常数的精确定标一直以来是激光定量遥感工作的重点和难点。从激光雷达探测信号反演结果来看，激光雷达光电探测通道的线性度、偏振通道的增益比和隔离度、多波长通道之间的串扰、弹性散射通道到拉曼散射通道的串扰等系统常数的大小和精确标定对激光雷达原始信号的准确性具有直接影响，从而影响大气光学参数以及微物理参数的反演精度。激光雷达系统长时间运行后，系统常数是否稳定也可作为验证激光雷达系统的稳定性的指标之一。

对激光雷达系统常数的测量与标定目前常用的方法是由专业技术人员使用精密的光学、电学测量仪器在光学实验室中进行，因此不能满足自主、定期、现场标定的需求。因此，需要发明一种大气气溶胶探测激光雷达定标仪，从而实现在实验室或外场环境条件下对激光雷达的主要光电参数和指标进行标定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种操作简便、准确度高的大气气溶胶激光雷达定标仪。

本发明采用的技术方案为：大气气溶胶激光雷达定标仪，包括圆环型基座、准直透镜座、定标旋转座和光电发射模块；所述光电发射模块包括发光模块、光电控制和驱动模块和电缆接头；所述发光模块包括金属座、半导体发光器件、光电二极管和光导管，所述半导体发光器件、光电二极管、光电控制和驱动模块和电缆接头依次串联。

进一步地，所述金属座为莲座形导热金属块，其上均布承载多个不同波长的半导体发光器件和多个均布的光电二极管；多个所述光电二极管与多个半导体发光器件一一对应，用于监测半导体发光器件的发光光强，保持对半导体发光器件发光功率的反馈控制。

进一步地，所述光电控制和驱动模板包括安装在定标旋转座内部的半导体发光器件恒流驱动模块、光电二极管反馈模块和PID恒温控制模块；所述光电控制和驱动模板通过电缆接头与控制系统连接；所述控制系统将半导体发光器件恒流驱动模块和半导体发光器件恒温控制模块的信号以及所选通道和电源传输给光电发射模块，然后接收光电二极管和PID恒温控制模块的温度反馈信号；所述PID恒温控制模块将温度控制在36～45℃范围内的一个恒定温度，以保证半导体发光器件的发射功率和波长稳定。

进一步地，所述准直透镜座包括底盘和上沿，所述底盘卡合在圆环型基座内，所述上沿套设在圆环型基座内环上，所述底盘内嵌有准直透镜；所述定标旋转座位于准直透镜座的上沿上，并借助转动机构与准直透镜座构成转动连接；所述定标旋转座为圆顶型结构，其上设有椭圆形镜孔，椭圆形镜孔上固定有反射镜块，所述反射镜块内嵌有椭圆形平面反射镜，反射镜块外表面标注有序号；所述光导管套设在半导体发光器件上，且底部固定在金属座上，所述光导管内嵌有滤光片；所述半导体发光器件、滤光片、椭圆形反射镜和准直透镜构成光发射通道。