温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统，包括：光纤、多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管；望远镜采集大气中的光信号，并将光信号传输给多个二向色镜；多个二向色镜透射和反射上述光信号中预设波长的光信号并由多个超窄带滤光片透射预处理信号中预设波长的预处理光信号；多个光电倍增管提取预处理光信号中的散射光信号；上述控制器用于根据散射光信号，确定光信号对应的大气温湿度。该温湿度探测系统的光路结构通过光纤将光信号进行回传，进一步的通过多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管对光信号进行处理，得到散射光信号，基于该散射光信号可以同步探测大气的温湿度。光信号可以同步探测大气的温湿度。光信号可以同步探测大气的温湿度。

【技术实现步骤摘要】
温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统


[0001]本专利技术涉及大气温湿度探测
，尤其是涉及一种温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统。

技术介绍

[0002]在气象学中，大气温度、水汽及气溶胶是重要的大气气象及物理参数，也是精细结构大气观测的基本参数。这些物理参数之间相互依存，相互影响，对气象、气候以及大气辐射、热力学、动力学的变化起着很重要的作用。开展大气水汽和气溶胶的探测研究，对于提高天气预报的准确性，研究云的形成、降水、大气污染物的扩散机理有着重要的科学研究意义。尤其是随着近几年雾霾现象的频发，对大气温度、湿度和气溶胶等参数的同步激光雷达探测研究有很好的应用价值与前景。
[0003]目前探测气候的手段，主要采用的地基和天基两种探测方式，主要运用探空气球进行观测。然而，现有的探空气球只能在早晚7时，凌晨1时进行放飞，无法进行长期连续的观测，并且运行的人力成本和耗材成本较高。随着激光技术和微弱信号探测技术的发展，温湿度激光雷达探测大气参数的能力不断提高，在探测高度、时空分辨率和测量精度上都取得了飞速发展，因此，目前温湿度激光雷达已成为大气水汽和气溶胶精细探测的主要方法之一。国内众多科研机构也都开展了大量的研究工作，分别在大气气溶胶、温度和水汽探测方面取得了较好的研究成果，但是对大气气象多参数的同步探测研究工作相对较少。
[0004]因此，如何基于温湿度激光雷达进行大气的温湿度同步探测的技术问题仍亟待解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统，以解决基于温湿度激光雷达进行大气的温湿度同步探测的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种温湿度探测系统的光路结构，包括：依次相连的光纤、多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管；上述光纤与外设的温湿度雷达的望远镜相连；上述多个光电倍增管与外设的控制器相连；上述望远镜用于采集大气中的光信号，并将上述光信号通过上述光纤传输给上述多个二向色镜；上述多个二向色镜基于上述光信号，透射和反射上述光信号中第一预设波长的光信号，得到第一预处理信号；上述多个超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中第二预设波长的光信号，得到第二预处理信号；上述多个光电倍增管用于提取上述第二预处理信号中的多个第三预设波长的散射光信号；上述控制器用于根据上述散射光信号，确定上述光信号对应的大气温湿度。
[0007]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个二向色镜与上述多个超窄带滤光片组成多个预设光谱分辨率的分光装置；上述分光装置用于对上述光信号中的上述第二预设波长进行提取；上述第二预设波长包括：353.9nm、354.7nm、386.7nm、407.5nm、532.1nm和1064.2nm。
[0008]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个二向色镜中的第一二向色镜用于反射上述光
信号中波长为350nm～365nm的上述第一预处理信号；上述第一二向色镜还用于透射上述光信号中波长为380nm～430nm的上述第一预处理信号；上述第一二向色镜反射上述光信号中波长为350nm～365nm的上述第一预处理信号的反射率大于99％；上述第一二向色镜透射上述光信号中波长为380nm～430nm的上述第一预处理信号的透射率大于90％。
[0009]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个二向色镜中的第二二向色镜用于反射上述光信号中波长为360nm～395nm的上述第一预处理信号；上述第二二向色镜还用于透射上述光信号中波长为400nm～430nm的上述第一预处理信号；上述第二二向色镜反射上述光信号中波长为360nm～395nm的上述第一预处理信号的反射率大于99％；上述第二二向色镜用于透射上述光信号中波长为400nm～430nm的上述第一预处理信号的透射率大于90％。
[0010]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个超窄带滤光片中的第一超窄带滤光片的带外抑制率大于3，上述第一超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中波长为354.7nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号；上述第一超窄带滤光片对上述波长为354.7nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号的峰值透射率为70％。
[0011]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个超窄带滤光片中的第二超窄带滤光片的带外抑制率大于3，上述第二超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中波长为386.7nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号；上述第二超窄带滤光片对上述波长为386.7nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号的峰值透射率为80％。
[0012]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个超窄带滤光片中的第三超窄带滤光片的带外抑制率大于3，上述第三超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中波长为407.5nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号；上述第三超窄带滤光片对上述波长为407.5nm以及带宽为1nm的上述第二预处理信号的峰值透射率为65％。
[0013]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个超窄带滤光片中的第四超窄带滤光片的带外抑制率大于3，上述第四超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中波长为353.9nm以及带宽为0.6nm的上述第二预处理信号；上述第四超窄带滤光片对上述波长为353.9nm以及带宽为0.6nm的上述第二预处理信号的峰值透射率为25％。
[0014]在本专利技术较佳的实施例中，上述多个二向色镜与上述多个超窄带滤光片的数量均为7或8个。
[0015]第二方面，本专利技术实施例提供了一种温湿度探测系统，包括：第一方面至第一方面的第八种可能的实施方式中任一项上述的温湿度探测系统的光路结构还包括控制器；上述温湿度探测系统的光路结构分别与外设温湿度雷达的望远镜以及上述控制器相连；上述温湿度探测系统的光路结构用于处理上述望远镜传输的光信号，得到上述光信号对应的预设波段的散射光信号；上述控制器用于根据上述散射光信号，确定上述光信号对应的大气温湿度。
[0016]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0017]本专利技术实施例提供了一种温湿度探测系统的光路结构及温湿度探测系统，包括：依次相连的光纤、多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管；上述光纤与外设的温湿度雷达的望远镜相连；上述多个光电倍增管与外设的控制器相连；上述望远镜用于采集大气中的光信号，并将上述光信号通过上述光纤传输给上述多个二向色镜；上述多个二向色镜基于上述光信号，透射和反射上述光信号中第一预设波长的光信号，得到第一预处
理信号；上述多个超窄带滤光片用于透射上述第一预处理信号中第二预设波长的光信号，得到第二预处理信号；上述多个光电倍增管用于提取上述第二预处理信号中的多个第三预设波长的散射光信号；上述控制器用于根据上述散射光信号，确定上述光信号对应的大气温湿度。该温湿度探测系统的光路结构通过光纤将光信号进行回传，进一步的通过多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管对光信号进行处理，得到预设波长的散射光信号，最后基于该散射光信号可以同步探测大气的温湿度。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温湿度探测系统的光路结构，其特征在于，包括：依次相连的光纤、多个二向色镜、多个超窄带滤光片、多个光电倍增管；所述光纤与外设的温湿度雷达的望远镜相连；所述多个光电倍增管与外设的控制器相连；所述望远镜用于采集大气中的光信号，并将所述光信号通过所述光纤传输给所述多个二向色镜；所述多个二向色镜基于所述光信号，透射和反射所述光信号中第一预设波长的光信号，得到第一预处理信号；所述多个超窄带滤光片用于透射所述第一预处理信号中第二预设波长的光信号，得到第二预处理信号；所述多个光电倍增管用于提取所述第二预处理信号中的多个第三预设波长的散射光信号；所述控制器用于根据所述散射光信号，确定所述光信号对应的大气温湿度。2.根据权利要求1所述的温湿度探测系统的光路结构，其特征在于，所述多个二向色镜与所述多个超窄带滤光片组成多个预设光谱分辨率的分光装置；所述分光装置用于对所述光信号中的所述第二预设波长进行提取；所述第二预设波长包括：353.9nm、354.7nm、386.7nm、407.5nm、532.1nm和1064.2nm。3.根据权利要求1所述的温湿度探测系统的光路结构，其特征在于，所述多个二向色镜中的第一二向色镜用于反射所述光信号中波长为350nm～365nm的所述第一预处理信号；所述第一二向色镜还用于透射所述光信号中波长为380nm～430nm的所述第一预处理信号；所述第一二向色镜反射所述光信号中波长为350nm～365nm的所述第一预处理信号的反射率大于99％；所述第一二向色镜透射所述光信号中波长为380nm～430nm的所述第一预处理信号的透射率大于90％。4.根据权利要求1所述的温湿度探测系统的光路结构，其特征在于，所述多个二向色镜中的第二二向色镜用于反射所述光信号中波长为360nm～395nm的所述第一预处理信号；所述第二二向色镜还用于透射所述光信号中波长为400nm～430nm的所述第一预处理信号；所述第二二向色镜反射所述光信号中波长为360nm～395nm的所述第一预处理信号的反射率大于99％；所述第二二向色镜用于透射所述光信号中波长为400nm～430nm的所述第一预处理信号的透射率大于90％。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁，刘丹，李启蒙，成潇，宋英舵，孙泽平，杨佳营，
申请(专利权)人：陕西华启光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：