[发明专利]测量大气二氧化碳浓度的差分吸收激光雷达系统及方法

摘要

本发明公开了一种测量大气二氧化碳浓度的差分吸收激光雷达系统及方法，波长控制器采用光谱调制稳频技术；探测激光器和参考激光器的激光采用啁啾波声光调制；光纤放大器放大发射光功率，可以增大系统探测范围；上位机根据第一啁啾信号，第二啁啾信号，发射监视数字信号和回波数字信号完成数据处理与显示，实时测量二氧化碳浓度和距离。本发明的优点在于采用啁啾波声光调制方法，保证波形稳定并且简化系统，能同时探测二氧化碳浓度和距离。

主权项

1.一种测量大气二氧化碳浓度的差分吸收激光雷达系统，包括波长控制器(1)，探测激光器(2)，参考激光器(3)，第一声光调制器(4)，第二声光调制器(5)，啁啾信号发生器(6)，光纤合束器(7)，光纤放大器(8)，准直镜(9)，望远镜(10)，第一光电探测器(11)，第二光电探测器(12)，采集卡(13)和上位机(14)，第一光纤分束器(15)，第二光纤分束器(16)，第三光纤分束器(17)；其特征在于:所述的波长控制器(1)的控制通道1将探测激光器(2)的波长控制在1572.335nm，波长控制器(1)的控制通道2将参考激光器(3)的波长控制在1572.180nm；探测激光器(2)发出的激光通过第一光纤分束器(15)分为1％能量和99％能量两路激光，其中1％能量的激光反馈到波长控制器(1)的反馈通道1，99％能量的激光接入第一声光调制器(4)的输入端；参考激光器(3)发出的激光通过第二光纤分束器(16)分为1％能量和99％能量两路激光，其中1％能量的激光反馈到波长控制器(1)的反馈通道2，99％能量的激光接入第二声光调制器(5)的输入端；啁啾信号发生器(6)产生第一啁啾信号I1和第二啁啾信号I2，其中I1输入到第一声光调制器(4)的驱动端，I2输入到第二声光调制器(5)的驱动端，同时I1和I2保存到上位机(14)中；第一声光调制器(4)对探测激光器(2)的激光进行啁啾强度调制；第二声光调制器(5)对参考激光器(3)的激光进行啁啾强度调制；第一声光调制器(4)输出端的探测调制激光和第二声光调制器(5)输出端的参考调制激光通过30:70的光纤合束器(7)耦合，其中70％接第一声光调制器(4)输出端，30％接第二声光调制器(5)输出端；光纤放大器(8)将光纤合束器(7)耦合后的输出激光进行功率放大，功率放大后的激光通过第三光纤分束器(17)后分为1％能量和99％能量两路激光，1％能量激光输入到第一光电探测器(11)中，99％能量通过准直镜(9)发射出去；望远镜(10)接收到回波光信号；望远镜(10)输出端接入第二光电探测器(12)的输入端；采集卡(13)采集第一光电探测器(11)输出端的发射监视模拟信号I′3和第二光电探测器(12)输出端的回波模拟信号I′4，上位机(14)通过网口传输接收采集卡(13)采集后的发射监视数字信号I3和回波数字信号I4；上位机(14)对I1，I2，I3，I4数据处理后得到二氧化碳浓度和空气柱的距离。