本发明专利技术提供一种用于气溶胶监测的激光雷达装置，该装置包括：外壳和设置在外壳内的激光发射分系统、光电探测分系统、数控采集分系统，其中，激光发射分系统包括激光源和发射光学天线；光电探测分系统包括：接收光学天线、空间滤波器、窄带滤光片、偏振模块以及两个单光子探测器；数控采集分系统包括：多道光子计数器、嵌入式板卡、数据存储单元以及数据传输单元，嵌入式板卡用于执行数据采集、数据存储以及数据传输的控制；多道光子计数器与单光子探测器以及嵌入式板卡连接。通过本发明专利技术提供的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置，实现了单机独立运行、数据集成存储和传输，从而实现气溶胶的在线监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光雷达装置，尤其涉及一种用于气溶胶监测的激光雷达装置。
技术介绍
激光雷达通过发射光学天线对激光进行准直扩束，发射到大气中，与大气气溶胶粒子相互作用，被散射与吸收，被散射的激光信号被激光雷达的接收光学天线接收，通过反演算法得到大气分子与气溶胶粒子的信息，是灰霾监测与预警不可缺少的技术手段。目前环境监测激光雷达发展迅速，但通常用于科学研究或实验室监测，一般需要与专门的计算机进行连接，而无法独立进行工作，数据集成传输困难，无法实现在线监测，其次目前的环境监测激光雷达系统复杂、体积庞大，无法户外独立运行，限制了其应用区域；亦或对安装环境要求较高，需要为其建立站房，增加了使用成本。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的在于提供一种用于气溶胶监测的激光雷达以实现单机独立运行、数据集成存储和传输，从而能够实现气溶胶的在线监测。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案:一种用于气溶胶在线监测的激光雷达装置，包括:外壳和设置在所述外壳内的激光发射分系统、光电探测分系统、数控采集分系统，其中，所述光束发射分系统包括激光源和发射光学天线，激光源发出的激光经过光学发射天线向大气中发射。所述光电探测分系统包括:接收光学天线、空间滤波器、窄带滤光片、偏振模块以及两个单光子探测器，所述接收光学天线接收大气中的散射光信号，经过所述空间滤波器滤波和所述窄带滤光片滤除噪声光，然后经过偏振模块进行分光后，分别由两个单光子探测器接收后，将光学信号转换为电信号。所述数控采集分系统包括:多道光子计数器、嵌入式板卡、数据存储单元以及数据传输单元，其中，所述嵌入式板卡用于执行数据采集、数据存储以及数据传输的控制。所述多道光子计数器与所述单光子探测器以及嵌入式板卡连接，用于根据嵌入式板卡的控制指令，对两个所述单光子探测器输出的电信号进行数据采集，并将采集到的光子计数数据传输给所述嵌入式板卡。所述数据存储单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的指令，对所述嵌入式板卡输出的检测数据进行存储，所述检测数据至少包括所述光子计数数据。所述数据传输单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的指令，将所述嵌入式板卡输出的检测数据向外部装置传输。通过本专利技术提供的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置，实现了单机独立运行、数据集成存储和传输，从而实现气溶胶的在线监测。【附图说明】图1为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的结构框图之一。图2为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的结构框图之二。图3为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的工作流程示意图。图4为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的详细结构示意图。附图标记说明:1-激光源；2_发射光学天线；3_准直镜；4_窄带滤光片；5_偏振模块；6_单光子探测器；7_多道光子计数器；8-GPS模块；9_嵌入式板卡；10_电子罗盘；11_电源；12_数据传输单元；13-温度控制单元；14-接收光学天线；15-扫描单元；16_外壳；17-折转镜；18-中心反射镜；19_空间滤波器；20_数据存储单元；21-GPS天线；22_数据传输天线；23-环境参数监控单元。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术实施例用于气溶胶监测的激光雷达装置进行详细描述。实施例一图1为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的结构框图之一，图4为本专利技术实施例的用于气溶胶在线监测的激光雷达装置的详细结构示意图。参照图1和图4，该装置包括外壳16以及设置在外壳16内的激光发射分系统210、光电探测分系统220及数控采集分系统230。激光发射分系统210包括激光源I和发射光学天线2，激光源I发出的激光经过发射光学天线2向大气中发射。发射光学天线2 口径优选为45mm，可采用三片镀有532nm增透膜，双面反射率〈I %的透镜组成的望远系统。整体结构上可以采用伽利略望远镜结构。作为一种优选实施例，激光发射分系统210还进一步包括折转镜17，且激光源1、发射光学天线2以及转折镜17依次同轴设置。光电探测分系统220包括接收光学天线14、空间滤波器19、窄带滤光片4、偏振模块5以及两个单光子探测器6。进一步地，接收光学天线14接收大气中的散射光信号(由激光源经过光学发射天线向大气中发射后，经大气中的气溶胶分子散射后的光信号)，经过空间滤波器19滤波和窄带滤光片4滤除噪声光，然后经过偏振模块5进行分光后，分别由前述两个单光子探测器6接收，将光信号转换为电信号。优选地，接收光学天线14包括主镜与次镜，且均镀有高反射介质膜，反射率>99%，接收光学天线14可以为焦距为1200mm，口径为160mm。优选地，光电探测分系统220还可以包括中心反射镜18，中心反射镜18、接收光学天线14、空间滤波器19、窄带滤光片4以及偏振模块5依次同轴设置。在本实施例中，发射光学天线2与接收光学天线14可以连接在一起成为一体结构，发射光通过折转镜17和中心反射镜18实现发射光轴与接收光轴同轴(并将两轴的安装误差控制在0.02mrad以内);光束发射分系统210的轴线与光电探测分系统220的轴线平行，激光源I发出的激光经过转折镜17反射后再通过中心反射镜18的反射后，以光电探测分系统220的轴线同轴的方式，向大气中发射。数控采集分系统230包括多道光子计数器7、嵌入式板卡9、数据存储单元20以及数据传输单元12。其中，嵌入式板卡9用于执行数据采集、数据存储以及数据传输的控制，例如，嵌入式板卡9用USB接口与多道光子计数器7连接，用于控制多道光子计数器7对单光子探测器6输出的电信号进行数据采集，并再获取多道光子计数器7采集的数据；嵌入式板卡9通过数据线(例如，SATA数据线)与数据存储单元20连接，控制数据存储单元20存储前述多道光子计数器7采集的数据；嵌入式板卡9还可通过接口(例如，PCIE接口)与数据传输单元12连接，控制数据传输。嵌入式板卡9具体可以采用例如单片机、DSP等通用芯片，通过在芯片中预装操作系统或者控制程序来实现对激光雷达装置的检测操作的整体控制，另外，嵌入式板卡9也可以采用例如CPLD、FPGA等可编程逻辑控制器件等以硬件的方式来实现全部的控制逻辑。嵌入式板卡9包括但不限于，处理器频率为1.8GHZ，缓存为4GB,且其具备 USB、RS232、TCP/IP 接口等。此外，多道光子计数器7与单光子探测器6以及嵌入式板卡9连接(例如，可以通过USB接口与嵌入式板卡连接)，其根据嵌入式板卡9的控制指令，对两个单光子探测器6输出的电信号进行采集，并将采集到的光子计数数据传输给嵌入式板卡9。数据存储单元20与嵌入式板卡9连接(例如，可以通过SATA数据线与嵌入式板卡9连接)，其根据嵌入式板卡9的控制指令，对嵌入式板卡9输出的检测数据进行存储，该检测数据至少包括光子计数数据。数据传输单元12与嵌入式板卡9连接(例如，可以通过PCIE接口与嵌入式板卡9连接)，其根据嵌入式板卡9的控制指令，对嵌入式板卡输出的检测数据向外部装置传输。优选地，数据传输单元12还与设置在外壳外部的数据传输天线22连接，通过该数据传输天线22将检测数据向外部装置传输。在本实施例中，嵌入式板卡9作为核心本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于气溶胶监测的激光雷达装置，其特征在于，包括：外壳和设置在所述外壳内的激光发射分系统、光电探测分系统、数控采集分系统，其中，所述激光发射分系统包括激光源和发射光学天线，激光源发出的激光经过光学发射天线向大气中发射；所述光电探测分系统包括：接收光学天线、空间滤波器、窄带滤光片、偏振模块以及两个单光子探测器，所述接收光学天线接收大气中的散射光信号，经过所述空间滤波器滤波和所述窄带滤光片滤除噪声光，然后经过偏振模块进行分光后，分别由两个单光子探测器接收后，将光信号转换为电信号；所述数控采集分系统包括：多道光子计数器、嵌入式板卡、数据存储单元以及数据传输单元，其中，所述嵌入式板卡用于执行数据采集、数据存储以及数据传输的控制；所述多道光子计数器与所述单光子探测器以及嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的控制指令，对两个所述单光子探测器输出的电信号进行数据采集，并将采集到的光子计数数据传输给所述嵌入式板卡；所述数据存储单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的控制指令，对所述嵌入式板卡输出的检测数据进行存储，所述检测数据至少包括所述光子计数数据；所述数据传输单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的控制指令，将所述嵌入式板卡输出的检测数据向外部装置传输。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵岩，
申请(专利权)人：北京艾沃思科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。