【技术实现步骤摘要】
本技术属于环境监测领域，具体为一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置。
技术介绍
1、水汽是大气中含量较少而又具有重要作用的气体，对天气和气候的变化有着重要的影响，水汽含量的监测对大气环境和人类生产生活具有重要意义。传统测量中，一般通过探空手段，采用探空气球测出大气中每一层的湿度然后积分测算出大气水汽含量。这种方法受探空条件的制约，成本较高，而且存在气球行程误差和测量数据的不连续性，不足以分辨水汽的时空变化。之后随着探测技术的发展和提高，陆续发展了微波辐射计、太阳辐射计、gps技术等手段对大气中的水汽含量进行估算和反演。太阳辐射计则利用太阳作光源测量大气中某些波段的水汽吸收透过率，利用其与水汽含量的关系来反演水汽含量，受云或背景温度影响较大，且在降水发生时雨滴的存在对于辐射的影响使得微波辐射计这时很难提供可用的数据。
2、拉曼激光雷达是近年发展起来的一种新颖的探测大气气溶胶和水汽的激光雷达，利用激光与大气分子如氮气(n2)、水汽(h2o)、氧气(o2)等的拉曼散射效应，根据特定散射光强度与大气分子密度之间的相互依存特性，实现对大气特性的探测和研究。但是目前该类激光雷达(参见cn202837189u)探测时，由于发射光在接收望远镜的外部，导致可收集的激光反射信号较弱，使得反射光中特征光谱较少，导致该方法在检测时大气水汽测量精度较低。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，本技术能够提高激光反射信号的强度，进而提高
2、本技术采用的技术方案如下：
3、一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，包括望远镜系统、激光器、激光光源反射器、准直扩束装置、中央数据处理单元和用于对望远镜系统聚焦的激光进行光谱探测的光谱分光探测系统，激光器和光谱分光探测系统均与中央数据处理单元连接，
4、所述激光光源反射器和准直扩束装置内置于望远镜系统中，激光器设置于望远镜系统上，激光光源反射器设置于望远镜系统的次镜与望远镜系统的激光入射端之间并位于激光器的出射光光路上，激光光源反射器能够将激光器的出射光反射出望远镜系统的激光入射端，准直扩束装置设置于激光光源反射器的反射光光路上，准直扩束装置能够将激光光源反射器的反射光经过多倍扩束准直后射出。
5、优选的，激光光源反射器的反射光光路与望远镜系统同轴。
6、优选的，激光器装在望远镜系统的侧壁，望远镜系统的侧壁上开设有供激光器的出射光穿过的通光孔。
7、优选的，望远镜系统的焦点孔处连接有光纤，光纤的一端位于次镜的焦点上，光纤的另一端与光谱分光探测系统连接。
8、优选的，本技术基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，还包括调节支架，所述远镜系统安装在所述调节支架上，通过所述调节之家能够调节远镜系统的角度。
9、优选的，所述光谱分光探测系统包含第一探测通道、第二探测通道和第三探测通道，其中，第一探测通道包括第一双色镜、第一窄带宽滤光片和第一拉曼光谱仪，第二探测通道包括第二双色镜、第二窄带宽滤光片和第二拉曼光谱仪，第三探测通道包括第三窄带宽滤光片和第三拉曼光谱仪；第一拉曼光谱仪、第二拉曼光谱仪和第三拉曼光谱仪均与中央数据处理单元连接；
10、其中，第一双色镜位于光纤出射光的光路上，第一窄带宽滤光片位于第一双色镜的反射光光路上，第一拉曼光谱仪的入射端位于第一窄带宽滤光片透射光的光路上；
11、第二双色镜位于第一双色镜的透射光光路上，第二窄带宽滤光片位于第二双色镜的反射光光路上，第二拉曼光谱仪的入射端位于第二双色镜的透射光的光路上；
12、第三窄带宽滤光片位于第二双色镜的透射光光路上，第三拉曼光谱仪的入射端位于第三窄带宽滤光片的透射光的光路上。
13、优选的，所述激光器采用波长为354.7nm的nd:yag激光器。
14、优选的，所述次镜采用双曲面次镜。
15、优选的，望远镜系统的主镜采用抛物面镜，次镜位于主镜的焦点上。
16、优选的，准直扩束装置的扩大倍数为3～5倍。
17、本技术具有如下有益效果：
18、本技术将激光光源反射器和准直扩束装置内置于望远镜系统中，通过设置准直扩束装置能够将激光光源反射器的反射光经过多倍扩束准直后射出，一方面减少了光源的扩散，提高了光源信号的信噪比，另外一方面，使得光源的光束变大，进一步提高了原始光源的灵敏度，云层接收面积变大，提高了云层反射信号的强度以及特征光谱的特征信息，进而进一步提高了接收信号的精度。综上，本技术能够提高激光反射信号的强度，进而提高大气水汽测量精度，实现了对大气水汽的高性能探测。
19、进一步的，望远镜系统的焦点孔处连接有光纤，光纤的一端位于次镜的焦点上，光纤的另一端与光谱分光探测系统连接，通过光纤对望远镜系统聚焦的光进行传输，使得光谱分光探测系统与望远镜系统之间的相对位置比较灵活，无需将光谱分光探测系统安装在望远镜系统焦点孔的固定位置，因此本技术便于携带和组装。
20、进一步的，由于使用了光纤，光谱分光探测系统与望远镜系统之间的相对位置比较灵活，在此基础上设置调节支架，能够方便的调节远镜系统的发射角度，从而使得测量过程更加灵活，并能方便的寻找较好的检测角度。
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1.一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，包括望远镜系统(1)、激光器(2)、激光光源反射器(3)、准直扩束装置(4)、中央数据处理单元(7)和用于对望远镜系统(1)聚焦的激光进行光谱探测的光谱分光探测系统(6)，激光器(2)和光谱分光探测系统(6)均与中央数据处理单元(7)连接，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，激光光源反射器(3)的反射光光路与望远镜系统(1)同轴。
3.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，激光器(2)装在望远镜系统(1)的侧壁，望远镜系统(1)的侧壁上开设有供激光器(2)的出射光穿过的通光孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，望远镜系统(1)的焦点孔(103)处连接有光纤(5)，光纤(5)的一端位于次镜的焦点上，光纤(5)的另一端与光谱分光探测系统(6)连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，还包括调节支架，所述远镜系统(1)安装在所述调节支架上，通过
6.根据权利要求4所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，所述光谱分光探测系统(6)包含第一探测通道、第二探测通道和第三探测通道，其中，第一探测通道包括第一双色镜(601)、第一窄带宽滤光片(602)和第一拉曼光谱仪(603)，第二探测通道包括第二双色镜(604)、第二窄带宽滤光片(605)和第二拉曼光谱仪(606)，第三探测通道包括第三窄带宽滤光片(607)和第三拉曼光谱仪(608)；第一拉曼光谱仪(603)、第二拉曼光谱仪(606)和第三拉曼光谱仪(608)均与中央数据处理单元(7)连接；
7.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，所述激光器(2)采用波长为354.7nm的Nd:YAG激光器。
8.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，所述次镜(102)采用双曲面次镜。
9.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，望远镜系统(1)的主镜(101)采用抛物面镜，次镜(102)位于主镜(101)的焦点上。
10.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，准直扩束装置(4)的扩大倍数为3～5倍。
...【技术特征摘要】
1.一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，包括望远镜系统(1)、激光器(2)、激光光源反射器(3)、准直扩束装置(4)、中央数据处理单元(7)和用于对望远镜系统(1)聚焦的激光进行光谱探测的光谱分光探测系统(6)，激光器(2)和光谱分光探测系统(6)均与中央数据处理单元(7)连接，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，激光光源反射器(3)的反射光光路与望远镜系统(1)同轴。
3.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，激光器(2)装在望远镜系统(1)的侧壁，望远镜系统(1)的侧壁上开设有供激光器(2)的出射光穿过的通光孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，望远镜系统(1)的焦点孔(103)处连接有光纤(5)，光纤(5)的一端位于次镜的焦点上，光纤(5)的另一端与光谱分光探测系统(6)连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于拉曼光谱的大气水汽测量装置，其特征在于，还包括调节支架，所述远镜系统(1)安装在所述调节支架上，通过所述调节支架能够调节远镜系统(1)的角度。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彬，白龙刚，毛林，
申请(专利权)人：西安鼎研科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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