[发明专利]一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置和方法

说明书

本发明公开了一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置和方法，涉及环境监测技术领域，包括探测机构和用于调整所述探测机构的扫描单元，所述探测机构安装于扫描单元上，通过所述扫描单元带动探测机构做水平和垂直旋转运动；所述激光发射单元发出激光且所述信号接收单元用于接收激光发射单元发出的激光所产生的散射信号，所述信号接收单元接收的散射信号通过光电转换单元转换电信号，并且通过所述数据采集单元连接进行接收存储。本发明利用单台该探测装置即可实现对区域的大气进行三维扫描探测，获取区域大气透过率和粒子谱三维分布信息，可以为需要区域气象环境保障的大型活动如大型科研活动、体育赛事、军事活动等提供科学有效的气象数据。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置和方法。

背景技术

大气中存在着各种来源、不同大小的气溶胶粒子，粒子的含量在整个大气中占比虽然比较少，但是这些含量极少的粒子却会造成大气能见度变差、透过率降低，这些粒子对于生态环境及人们生活健康具有重要的影响，其影响程度与大气气溶胶粒子的浓度、谱分布和化学成分有关。

目前，对于大气透过率和粒子谱的探测多采用地面的点式探测方式。对于大气透过率的探测常用太阳辐射计和恒星辐射计，这两种被动探测设备对天气情况要求很高，太阳或恒星被遮挡就不能获取有效数据，还有利用激光外差技术，这种方法需要被动光源，测量不便。粒子谱的测量大都采取点式抽气采样的方式进行，如采用粒子谱仪进行采样并对采样后的数据进行分析，但是大多数情况下只能得到近地面的粒子谱分布状况，想得到更高空必须进行机载测量，成本较大；利用太阳光度计可以进行粒子谱的反演，观测数据缺陷在于只能集中在某个特定区域，缺乏时空连续性，且测量是需要保证仪器的稳定性，仪器本身成本和维护成本较大，以上这些用于大气透过率和粒子谱分布的技术或装置在连续观测大气气溶胶的光学特性时有诸多不便。

激光雷达是一种主动式的光学遥感探测技术，其基本原理是激光光束射向大气中，与大气中的气溶胶颗粒发生相互作用，然后接收其后向散射回波信号，通过一定的反演方法来确定气溶胶的特性。激光雷达的主要特点是采用激光主动遥感探测技术，具有很高的空间分辨率、探测范围大和使用场景灵活，所以被广泛地应用于大气气溶胶的实时探测和大气参数反演分析。但是目前，大多数大气气溶胶探测激光雷达只是进行固定垂直的探测，使用单一波长的激光进行探测，该探测方式对于获取粒子谱信息有一定的局限性，且无法获取区域大气的透过率和粒子谱三维分布。

所以我们提出了一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置和方法，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置和方法，以解决上述背景技术提出的任一项问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种区域大气透过率和粒子谱三维分布探测装置，包括探测机构和用于调整所述探测机构的扫描单元，所述探测机构安装于扫描单元上，通过所述扫描单元带动探测机构做水平和垂直旋转运动；

所述探测机构包括箱体，箱体内部集成设置有信号接收单元、激光发射单元、光电转换单元、数据采集单元和控制单元；

其中，所述信号接收单元和激光发射单元安装于箱体的靠近一端处，所述激光发射单元发出激光且所述信号接收单元用于接收激光发射单元发出的激光所产生的散射信号，所述信号接收单元接收的散射信号通过光电转换单元转换电信号，并且通过所述数据采集单元连接进行接收存储，所述控制单元电性连接控制扫描单元进行运动。

优选的，所述信号接收单元包括光学望远镜。

优选的，所述光学望远镜选用口径≥100mm的反射式或透射式望远镜。

优选的，所述激光发射单元包括激光器和调整镜，所述激光器同时发射至少两个不同波长的激光。

优选的，所述激光器发射的激光波长组合为355nm和1064nm。