一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达制造技术

本发明专利技术提供一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，包括：激光发射源，用于产生高重频的脉冲激光；高重频的脉冲激光经激光晶体变频，产生紫外臭氧吸收波长的激光，原激光用于臭氧非吸收波长；光束耦合单元，用于将激光束先分成两路激光束分别进行扩束整后再合束同光轴同光束质量发射到目标大气中；发射到目标大气中的激光受臭氧分子吸收和大气散射作用，产生散射光回波信号；转换单元，用于将经过滤器过滤的散射光回波信号分波段进行测量，得到大气回波信号；用于系统控制并进行反演计算得到臭氧浓度。本发明专利技术实现了结构简单和调试方便等优点，同时高重频适合快速溯源，适合臭氧监测领域需要快速溯源的要求，同时适合大规模的应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达


[0001]本专利技术涉及大气污染监测
，具体为一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达。

技术介绍

[0002]目前随之经济和工业的快速发展，生态系统遇到越来越多的环境污染问题。特别城市的经济发展和人口集中，大气环境领域面临许多复杂的污染问题。其中重要的测量和探测研究问题就是臭氧的溯源监测及空间分布特征监测。激光雷达在探测大气污染分子方面得到了越来越广泛的应用。然而目前臭氧差分吸收激光雷达采用266nm泵浦高压受激拉曼管进行波长频移，系统非常昂贵，复杂运营成本非常高，体积大不方便使用。另外传统的紫外266nm泵浦高压受激拉曼管的技术中激光的频率通常为10-20Hz，测量一组数据需要几分钟到几十分钟，无法实现快速溯源的走航测量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种臭氧廓线快速溯源走航式激光雷达，包括：
[0006]激光发射源，用于产生高重频的脉冲激光；
[0007]所述高重频的脉冲激光经激光晶体变频，产生紫外臭氧吸收波长的激光，原(脉冲)激光用于臭氧非吸收波长；
[0008]光束耦合单元，用于将所述激光束先分成两路激光束分别进行扩束整后再合束同光轴同光束质量发射到目标大气中；
[0009]所述发射到目标大气中的激光受臭氧分子吸收和大气散射作用，产生散射光回波信号；
[0010]波段接收单元，接收所述散射光回波信号；
[0011]过滤器，用于过滤所述波段接收单元接收的散射光回波信号；
[0012]转换单元，用于将经过滤器过滤的散射光回波信号分波段进行测量，得到大气回波信号；以及
[0013]控制系统，用于对激光雷达系统进行控制并进行反演计算得到臭氧浓度。
[0014]优选的，所述激光发射源采用频率大于等于1kHZ高重频的固态激光器作为光源。
[0015]优选的，所述光束耦合单元采用将所述激光束先分成两路激光束分别进行扩束整后再合束，保证两束激光束同光轴和同光束质量合束后发射到目标大气中，同光轴通过调整架进行调整，同光束质量通过2路可变倍数的扩束镜进行调整，使得系统不同波段光束的几何因子差异最小，有效降低臭氧探测盲区，适合走航溯源需求。
[0016]优选的，所述波段接收单元采用消色差望远镜或者全反射式望远镜。
[0017]优选的，所述波段接收单元接收的散射光经光栏调节后再通过过滤器过滤。
[0018]优选的，所述转换单元包括多组光电倍增管，所述过滤器基于滤光片，所述经过滤器过滤的散射光先经滤光片再通过多组光电倍增管分波段进行测量。
[0019]优选的，所述得到的大气回波信号经采集卡采集送入到控制系统。
[0020]优选的，还包括校正单元，用于对系统进行校正气溶胶消光项﹑散射项的传递误差以及吸收截面误差。
[0021]优选的，所述校正单元采用水平反射校准模块。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术的一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达装置，采用高重频(≥1KHZ)的固态激光器作为光源，采用激光晶体为激光频移转换器产生紫外吸收波长，辅助相应的标定装置和方法，实现了结构简单和调试方便等优点，同时高重频适合快速溯源，适合臭氧监测领域需要快速溯源(测量)的要求，适合大规模的应用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术整体结构原理示意图。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]实施例：
[0027]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：
[0028]一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，采用高重频(>＝1KHZ)的固态激光器作为光源，采用激光晶体为激光频移转换器产生紫外吸收波长，辅助相应的标定装置和方法，实现了低成本和结构简单﹑调试方便等优点，同时高重频适合快速溯源，适合臭氧监测领域需要快速溯源的要求，同时适合大规模的应用。
[0029]具体的，本专利技术公开了一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，该系统采用高重频的脉冲激光源，采用激光晶体作为激光频移转换器，产生紫外臭氧吸收波长。波段接收单元采用多组光电倍增管(PMT)，本实施例为3组，接收波段采用消色差望远镜或者全反射式望远镜，接收后分波段进行测量。得到大气回波信号，进行反演计算得到臭氧浓度。同时增加标准水平反射校准模块，通过在水平均匀条件下，测量吸收强的雷达回波和吸收弱的雷达回波，计算波长差导致的标准转换系数，用于校正气溶胶消光项和散射项的传递误差。
[0030]本专利技术：
[0031](1)该激光雷达采用1KHZ以上的脉冲激光光源，适合走航快速溯源测量。
[0032](2)该激光雷达采用激光晶体作为变频单元，实现全固态监测。
[0033](3)该激光雷达采用水平反射校准模块，有效校正大波长差的气溶胶修正项。
[0034](4)该激光雷达采用双路激光扩束-合束的方式，有效保证每个光束的光学质量，
同时保证两束光束的同光束发射，降低盲区。
[0035]本专利技术，实现了结构简单﹑调试方便等优点，同时高重频适合快速溯源，适合臭氧监测领域需要快速溯源的要求，同时适合大规模的应用。
[0036]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，其特征在于，包括：激光发射源，用于产生高重频的脉冲激光；所述高重频的脉冲激光经激光晶体变频，产生紫外臭氧吸收波长的激光，原激光用于臭氧非吸收波长；光束耦合单元，用于将所述激光束先分成两路激光束分别进行扩束整后再合束同光轴同光束质量发射到目标大气中；所述发射到目标大气中的激光受臭氧分子吸收和大气散射作用，产生散射光回波信号；波段接收单元，接收所述散射光回波信号；转换单元，用于将经过滤器过滤的散射光回波信号分波段进行测量，得到大气回波信号；以及控制系统，用于系统控制并进行反演计算得到臭氧浓度。2.根据权利要求1所述的一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，其特征在于，所述激光发射源采用频率大于等于1kHZ高重频的固态激光器作为光源。3.根据权利要求1所述的一种臭氧廓线快速溯源车载走航式激光雷达，其特征在于，所述光束耦合单元采用将所述激光束先分成两路激光束分别进行扩束整后再合束，保证两束激光束同光轴和同光束质量合束后发射到目标大气中，同光轴通过调整架进行调整，同光束质...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪思保，曹开法，汪飞，蒋建平，孙灵，
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：