大气过冷水探测激光雷达制造技术

本发明专利技术涉及激光雷达遥感系统技术领域，尤其为一种大气过冷水探测激光雷达，包括：激光器，其产生一束探测的激光，并发射到目标大气中，经散射后产生大气回波信号；回波接收系统，接收该大气回波信号，送入到后继光学系统；所述后继光学系统产生探测数据，并将该探测数据送入到数据采集器；PC工控机，与数据采集器连接，对所述数据采集器上传处理并分析；后台计算机系统，与所述PC工控机连接，接收PC工控机贡献的数据，并提供数据评估。本发明专利技术，通过大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据等数据给出过冷水的状态评估数据，为人工增雨作业，飞行安全以及气象预报等提供数据评估。

【技术实现步骤摘要】
大气过冷水探测激光雷达
本专利技术涉及激光雷达遥感系统
，具体为一种大气过冷水探测激光雷达。
技术介绍
随着社会的发展，应用军事气象技术，为保障国防建设、遂行作战和完成其他任务而提供气象情报以及利用气象条件实施的专业保障。目前气象预报和人工增雨等工作越来越受到重视。而气象要素的精细化探测试提高预报水平和增强人工增雨等气象保障工作的关键。层状云人工增雨条件的识别和过冷水的探测是实施人工增雨作业技术难点，同时也是关键条件。目前激光雷达在气象探测的应用越来越多，例如温湿度和风场探测激光雷达。目前过冷水的探测装置较少。一种是采用采样的方式，采用飞机入云采样探测，该方法耗费资金大，且不安全，不适合常规探测。另一种利用遥感设备进行探测。例如，申请公布号CN106249252A的“探测云中过冷水的机载近红外激光雷达系统及反演方法”提供了一种利用红外偏振激光雷达探测过冷水的装置与方法。但是该种方法一方面要借助飞机平台且设置在0度高度层，另一方面主要从过冷水的形状角度进行识别。为了克服现有探测技术的不足之处，提出了一种大气过冷水探测激光雷达。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大气过冷水探测激光雷达，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。所述大气过冷水探测激光雷达，通过大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据等数据给出过冷水的状态评估数据，为人工增雨作业，飞行安全以及气象预报等提供数据评估。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种大气过冷水探测激光雷达，包括：激光器，其产生一束探测的激光，并发射到目标大气中，经散射后产生大气回波信号；回波接收系统，接收该大气回波信号，送入到后继光学系统；所述后继光学系统产生探测数据，并将该探测数据送入到数据采集器；PC工控机，与数据采集器连接，对所述数据采集器上传处理并分析；后台计算机系统，与所述PC工控机连接，接收PC工控机贡献的数据，并提供数据评估。优选的，所述激光器发射探测的激光通过准直器散射向大气。优选的，所述回波接收系统基于卡塞格林望远镜输出端的光栏。优选的，所述后继光学系统包括分光系统以及水拉曼探测通道、大气拉曼探测通道以及偏振探测通道，其中，分光系统分别与水拉曼探测通道、大气拉曼探测通道以及偏振探测通道对应建立光学通道，所述水拉曼探测通道、大气拉曼探测通道连接光电倍增管，所述偏振探测通道连接偏振CCD相机。优选的，所述大气回波信号经光纤耦合到分光系统，该分光系统由(至少)两个高性能的二向色镜和(至少)三个窄带滤光片组成，经对应二向色镜分别反射，再对应经过滤光片形成水拉曼探测通道、大气拉曼探测通道以及偏振探测通道。优选的，所述分光系统通过光纤连接到卡塞格林望远镜。优选的，所述水拉曼探测通道为双通道或两个以上通道，大气拉曼探测通道为双通道或四通道。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的雷达是地基激光雷达遥感系统，通过过冷水拉曼谱，大气拉曼谱和过冷水偏振度三方面信息获得过冷水的详细参数(浓度、温度和粒度大小)，回波信号通过后继光学系统分成三个部分，三个部分探测数据经过采集系统采集保存在PC工控机中，通过激光雷达算法计算出大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据。通过大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据等数据给出过冷水的状态评估数据，为人工增雨作业，飞行安全以及气象预报等提供数据评估。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术后继光学系统系统结构示意图。图中：1回波接收系统、2光栏、3光纤、4分光系统、5水拉曼探测通道、6大气拉曼探测通道、7偏振探测通道。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～2，本专利技术提供一种技术方案：一种大气过冷水探测激光雷达，包括：激光器，其产生一束探测的激光，并发射到目标大气中，经散射后产生大气回波信号；回波接收系统1，接收该大气回波信号，送入到后继光学系统；所述后继光学系统产生探测数据，并将该探测数据送入到数据采集器；PC工控机，与数据采集器连接，对所述数据采集器上传处理并分析；后台计算机系统，与所述PC工控机连接，接收PC工控机贡献的数据，并提供数据评估。所述激光器发射探测的激光通过准直器散射向大气。所述回波接收系统基于卡塞格林望远镜。作为进一步的改进：所述后继光学系统包括分光系统4以及水拉曼探测通道5、大气拉曼探测通道6以及偏振探测通道7，其中，分光系统4分别与水拉曼探测通道5、大气拉曼探测通道6以及偏振探测通道7对应建立光学通道，所述水拉曼探测通道5、大气拉曼探测通道6连接光电倍增管，所述偏振探测通道7连接偏振CCD相机。作为进一步的改进：所述大气回波信号经光纤3耦合到分光系统4，该分光系统4由两个高性能的二向色镜和三个窄带滤光片组成，经对应二向色镜分别反射，再对应经过滤光片形成水拉曼探测通道5、大气拉曼探测通道6以及偏振探测通道7。作为进一步的改进：所述分光系统4通过光纤3连接到卡塞格林望远镜输出端的光栏2。作为进一步的改进：所述水拉曼探测通道5为双通道或两个以上通道，大气拉曼探测通道6为双通道或四通道。本专利技术中，激光器发射紫外波长(例如355nm)，紫外光经过准直器准直发射到目标大气中，基于卡塞格林望远镜的回波接收系接收大气回波信号，回波信号通过后继光学系统分成三个部分：双通道(或2个以上)水拉曼探测部分，双通道(或4通道)大气拉曼探测部分，偏振探测部分。三个部分探测数据经过采集系统采集保存在计算机中，通过激光雷达算法计算出大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据。通过大气温度数据，液态水浓度和水温数据，粒子形状数据等数据给出过冷水的状态评估数据，为人工增雨作业，飞行安全以及气象预报等提供数据评估。本专利技术中，上述双通道(或2个以上)水拉曼探测部分、双通道(或4通道)大气拉曼探测部分，偏振探测部分分别对应采用水拉曼探测通道5、大气拉曼探测通道6以及偏振探测通道7探测数据，探测数据经过采集系统采集保存在计算机中，即探测数据经过数据采集器保存在PC工控机中，再进行数据处理与分析，给出过冷水的状态评估数据与后台计算机系统建立通讯连接，进行数据共享。本专利技术中，探测数据具体是：探测的激光经准直器扩束后通过两组平行的反射镜发射到目标大气中，后向散射信号由口径为600mm的(卡塞格)望远镜接收，通过光栏2，然后经芯径为0.8mm的光纤3耦合到由高性能的二向色镜和窄带滤光片组成的分光系统中，经二向色镜DM1(DichroicMirrors)反射，再经过带宽0.5nm、中心波长为354.7nm的滤光片IF1，偏振CCD相机接收，作为偏振探测通道7；由DM1透射的光被二向色镜DM2反射，再经由带宽为0.5nm、中心波长为386.7nm的滤光片IF2作为大气拉曼探测通道6；由DM2透射的光经由带宽为10nm、中心波长为407.6nm的滤光片IF3作为通道3，为水拉曼探测通道5。如图2所示，上述的两个高性能的二向色镜分别为二向色镜DM1、二向色镜DM2，三个窄带滤光片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气过冷水探测激光雷达，其特征在于，包括：激光器，其产生一束探测的激光，并发射到目标大气中，经散射后产生大气回波信号；回波接收系统(1)，接收该大气回波信号，送入到后继光学系统；所述后继光学系统产生探测数据，并将该探测数据送入到数据采集器；PC工控机，与数据采集器连接，对所述数据采集器上传处理并分析；后台计算机系统，与所述PC工控机连接，接收PC工控机贡献的数据，并提供数据评估。

【技术特征摘要】
1.一种大气过冷水探测激光雷达，其特征在于，包括：激光器，其产生一束探测的激光，并发射到目标大气中，经散射后产生大气回波信号；回波接收系统(1)，接收该大气回波信号，送入到后继光学系统；所述后继光学系统产生探测数据，并将该探测数据送入到数据采集器；PC工控机，与数据采集器连接，对所述数据采集器上传处理并分析；后台计算机系统，与所述PC工控机连接，接收PC工控机贡献的数据，并提供数据评估。2.根据权利要求1所述的一种大气过冷水探测激光雷达，其特征在于：所述激光器发射探测的激光通过准直器散射向大气。3.根据权利要求1所述的一种大气过冷水探测激光雷达，其特征在于：所述回波接收系统基于卡塞格林望远镜。4.根据权利要求3所述的一种大气过冷水探测激光雷达，其特征在于：所述后继光学系统包括分光系统(4)以及水拉曼探测通道(5)、大气拉曼探测通道(6)以及偏振探测通道(7)，其中，分光系...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹开法，李启勇，汪飞，潘汉诗，
申请(专利权)人：安徽科创中光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34