一种大气监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种大气监测装置，包括：云台、激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；激光光源向光学发送器输出脉冲激光信号；光学发送器对脉冲激光信号进行扩束整形后发射到大气中；光学接收器接收被大气反射回来的脉冲激光信号，聚焦之后传输到光子探测器；光子探测器将电信号以及记录的能量信息发送给所述信号处理板；图像采集器实时采集当前的场景图片，传输至所述信号处理板；信号处理板控制激光光源的输出频率，对第一单光子探测单元和第二单光子探测单元发送的电信号、能量信息以及图像采集器发送的场景图片进行分析，并对接收到的能量信息进行时间统计。应用本实用新型专利技术可以对大气进行监测。

【技术实现步骤摘要】
一种大气监测装置
本申请涉及大气监测
，尤其涉及一种大气监测装置。
技术介绍
大气成分组成非常复杂，受人类生产活动影响很大。随着工业的发展，雾霾、PM2.5、PM10、酸雨等等危害生物生存的恶劣天气经常出现，因此人类有着迫切的需求监测因为人类活动而导致的大气变化。在自然界中，云的形态、团雾形态等对人类的生活也到来了很大的影响，例如：云量的多少直接影响着水资源的分布，团雾的出现大大的增加了交通方便的危险。因此，需要对云、雾等自然天气状态进行实时监测与分析，以方便我们更好的认知大气的自然属性。在现有技术中，用于监测大气的设备比较多。但是，现有技术中的监测仪器的功能较为单一，只能测量某一项大气参数；而且，目前的大多数监测设备只能定点监测设备周边的空气参数，不能监测远距离大气参数。此外，现有技术中的监测仪器往往对环境要求比较苛刻，需要在固定温度的厂房内运行。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种大气监测装置，从而可以对大气进行监测。本技术的技术方案具体是这样实现的：一种大气监测装置，该装置包括：云台、激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；所述云台，可绕固定轴旋转，用于承载所述激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；所述激光光源，用于向光学发送器输出脉冲激光信号；所述光学发送器，用于对脉冲激光信号进行扩束整形后发射到大气中；所述光学接收器，用于接收被大气反射回来的脉冲激光信号，并将接收到的脉冲激光信号聚焦之后传输到光子探测器；所述光子探测器包括分光棱镜、第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，且第一单光子探测单元和第二单光子探测单元的接收光路相互垂直；所述分光棱镜，用于将接收到的脉冲激光信号分别通过两个光路传输至第一单光子探测单元和第二单光子探测单元；所述第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，分别用于将接收到的脉冲激光信号转换成电信号，探测并记录所接收到的脉冲激光信号的能量，并将电信号以及记录的能量信息发送给所述信号处理板；所述图像采集器，用于实时采集当前的场景图片，并将采集到的场景图片传输至所述信号处理板；所述信号处理板，用于控制激光光源的输出频率，对第一单光子探测单元和第二单光子探测单元发送的电信号、能量信息以及图像采集器发送的场景图片进行分析，并对接收到的能量信息进行时间统计。较佳的，所述光学发送器包括：光路发送单元、第一折射镜和第二折射镜；所述光路发送单元，用于对脉冲激光信号进行扩束整形，并将扩束整形后的脉冲激光信号传输至第一折射镜；所述第一折射镜，用于将接收到的脉冲激光信号折射90度后传输至第二折射镜；所述第二折射镜，用于将接收到的脉冲激光信号折射90度后发射到大气中。较佳的，所述光学接收器采用卡塞格林或者牛顿结构。较佳的，所述激光光源为偏振脉冲激光器。较佳的，所述大气监测装置还包括：制冷器和加热器；所述制冷器，用于当环境温度高于预设第一温度时，对激光光源进行制冷；所述加热器，用于当环境温度低于预设第二温度时，对激光光源进行加热。较佳的，所述大气监测装置还包括：通信单元；所述通信单元，用于将信号处理板的数据发送给服务器。较佳的，所述图像采集器为摄像机或摄像头。如上可见，在本技术中的大气监测装置中，激光光源输出的脉冲激光信号在光学发送器中经过扩束、整形后发射到大气中，该脉冲激光信号在大气中会受到大气中的颗粒物的吸收与反射；光学接收器可以接收被大气反射回来的脉冲激光信号，光子探测器可以监测光子级的信号，因此可以很灵敏的监测到被大气反射回来的脉冲激光信号的能量的变化，通过信号处理板对脉冲激光信号的能量的分析以及偏振光能量的变化的分析，可以根据能量的变化以及变化率的比来分析当前大气的颗粒物的含量以及分布；另外，图像采集器还可以实时采集当前的场景图片，因此可以将场景图片融合到采集到的脉冲激光信号的数据中，既可以通过采集到的脉冲激光信号的数据分析当前大气情况，也可以通过图像采集器的场景图片来观测实时的大气状态，通过与场景图片的对比可以得到更加直观的大气数据；同时，还可以通过图像采集器模仿人眼来观测大气能见度，实现对大气能见度的观测，分析当前的可视距离。附图说明图1为本技术实施例中的大气监测装置的结构示意图。具体实施方式为使本技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术实施例中的大气监测装置的结构示意图。如图1所示，本技术实施例中的大气监测装置包括：云台11、激光光源12、光学发送器13、光学接收器14、光子探测器、图像采集器18和信号处理板19；所述云台11，可绕固定轴旋转，用于承载所述激光光源12、光学发送器13、光学接收器14、光子探测器、图像采集器18和信号处理板19；所述激光光源12，用于向光学发送器13输出脉冲激光信号；所述光学发送器13，用于对脉冲激光信号进行扩束整形后发射到大气中；所述光学接收器14，用于接收被大气反射回来的脉冲激光信号，并将接收到的脉冲激光信号聚焦之后传输到光子探测器；所述光子探测器包括分光棱镜15、第一单光子探测单元16和第二单光子探测单元17，且第一单光子探测单元16和第二单光子探测单元17的接收光路相互垂直；所述分光棱镜15，用于将接收到的脉冲激光信号分别通过两个光路传输至第一单光子探测单元16和第二单光子探测单元17；所述第一单光子探测单元16和第二单光子探测单元17，分别用于将接收到的脉冲激光信号转换成电信号，探测并记录所接收到的脉冲激光信号的能量，并将电信号以及记录的能量信息发送给所述信号处理板19；所述图像采集器18，用于实时采集当前的场景图片，并将采集到的场景图片传输至所述信号处理板19；所述信号处理板19，用于控制激光光源12的输出频率，对第一单光子探测单元16和第二单光子探测单元17发送的电信号、能量信息以及图像采集器发送的场景图片进行分析，并对接收到的能量信息进行时间统计。在本技术的技术方案中，激光光源输出的脉冲激光信号在光学发送器中经过扩束、整形后发射到待测气体或大气中。待测气体或大气中的分子或者悬浮颗粒物体(例如，水汽、气溶胶、固体颗粒等等)可以对激光信号产生一定的反射，并且造成被反射的激光发生一定的拉曼偏移，因此可以根据反射的激光的强度变化、频率变化以及偏正比的变化，来推算大气的特性。上述的脉冲激光信号在大气中会受到大气中的颗粒物的吸收与反射；光学接收器可以接收被大气反射回来的脉冲激光信号，光子探测器可以监测光子级的信号，因此可以很灵敏的监测到被大气反射回来的脉冲激光信号的能量的变化，通过信号处理板对脉冲激光信号的能量的分析以及偏振光能量的变化的分析，可以根据能量的变化以及变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气监测装置，其特征在于，该装置包括：云台、激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；/n所述云台，可绕固定轴旋转，用于承载所述激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；/n所述激光光源，用于向光学发送器输出脉冲激光信号；/n所述光学发送器，用于对脉冲激光信号进行扩束整形后发射到大气中；/n所述光学接收器，用于接收被大气反射回来的脉冲激光信号，并将接收到的脉冲激光信号聚焦之后传输到光子探测器；/n所述光子探测器包括分光棱镜、第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，且第一单光子探测单元和第二单光子探测单元的接收光路相互垂直；/n所述分光棱镜，用于将接收到的脉冲激光信号分别通过两个光路传输至第一单光子探测单元和第二单光子探测单元；/n所述第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，分别用于将接收到的脉冲激光信号转换成电信号，探测并记录所接收到的脉冲激光信号的能量，并将电信号以及记录的能量信息发送给所述信号处理板；/n所述图像采集器，用于实时采集当前的场景图片，并将采集到的场景图片传输至所述信号处理板；/n所述信号处理板，用于控制激光光源的输出频率，对第一单光子探测单元和第二单光子探测单元发送的电信号、能量信息以及图像采集器发送的场景图片进行分析，并对接收到的能量信息进行时间统计。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大气监测装置，其特征在于，该装置包括：云台、激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；
所述云台，可绕固定轴旋转，用于承载所述激光光源、光学发送器、光学接收器、光子探测器、图像采集器和信号处理板；
所述激光光源，用于向光学发送器输出脉冲激光信号；
所述光学发送器，用于对脉冲激光信号进行扩束整形后发射到大气中；
所述光学接收器，用于接收被大气反射回来的脉冲激光信号，并将接收到的脉冲激光信号聚焦之后传输到光子探测器；
所述光子探测器包括分光棱镜、第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，且第一单光子探测单元和第二单光子探测单元的接收光路相互垂直；
所述分光棱镜，用于将接收到的脉冲激光信号分别通过两个光路传输至第一单光子探测单元和第二单光子探测单元；
所述第一单光子探测单元和第二单光子探测单元，分别用于将接收到的脉冲激光信号转换成电信号，探测并记录所接收到的脉冲激光信号的能量，并将电信号以及记录的能量信息发送给所述信号处理板；
所述图像采集器，用于实时采集当前的场景图片，并将采集到的场景图片传输至所述信号处理板；
所述信号处理板，用于控制激光光源的输出频率，对第一单光子探测单元和第二单光子探测单元发送的电信号、能量信息以及图像采集器发送的场景图片进行分析，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志伟，
申请(专利权)人：北京是卓科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11