本发明专利技术涉及一种利用大气布里渊散射探测大气中固态目标的方法及装置，它涉及一种探测大气中固态目标的方法。其结构包括ＹＡＧ单模脉冲激光器、扩束镜，二维光学扫描镜组成的激光发射系统。卡塞格林式望远镜、凸透镜组成信号接收系统。１０６４ｎｍ全反镜、三棱镜、Ｆ－Ｐ标准具组成分光系统。虑光片、狭缝、凹透镜、凸透镜组成虑光和准直系统，ＩＣＣＤ（１８）、ＤＧ５３５（２０）组成信号处理系统。通过激光探测点附近大气散射光谱成像，根据大气布里渊散射谱消失或变得不明显来判断大气中存在固态目标。本发明专利技术具有探测精度高、稳定性好的的优点，可以应用于大气中各种固态目标的探测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用布里渊散射探测大气中固态目标的方法及装置
技术介绍
随着布里渊散射探测技术的发展，基于布里渊散射的激光探测水下固态目标， 已被证实具有很好的反隐身特性，且探测结果不受目标外形特征影响。水和大气的布里 渊散射原理相同，所以可以用大气布里渊散射来大气中的低可测固态目标。
技术实现思路
为了弥补常规方法探测使用吸波材料和低反射外形的目标存在的不足，我们提 出了一种利用大气布里渊散射探测大气中固态目标的方法。该方法是通过探测大气中固 态目标周围大气有无布里渊散射频移信号来探测固态目标的。当大气中激光探测点附近 无固态目标时，激光探测回波信号经过F-P标准具分光、iccd光谱成像后，可以看见大气 布里渊散射频移谱比较稳定的对称分布在瑞利谱的两侧，且激光探测点离海平面越近， 布里渊峰越明显；当大气中激光探测点附近存在固态目标时，布里渊散射谱消失或变得 不明显。本专利技术的目的是提供一种有效探测大气中固态目标的方法，弥补探测使用吸波 材料和低反射外形的固态目标存在的不足。本专利技术探测系统包括种子注入式脉冲激光器(1)，扩束镜(2)，1064nm全反镜 (3，8)，二维光学扫描镜(4)，卡塞格林望远镜(6)，凸透镜(7，10，16)，狭缝(9， 17)，滤光片(10)，准直镜(11)，恒温箱(12)，高光谱分辨率分光系统(13)，F-P标准 具(14)，ICCD相机(18)，PImax数据采集装置(19)，DG535时序控制器(20)，计算机 (21)，示波器(22)。本专利技术解决技术问题的方案是种子注入式脉冲激光器(1)输出波长为1064nm 的竖直偏振的窄带光，经扩束镜(2)扩束后，由1064nm全反镜(3)反射到二维光学扫 描镜(4)，经(4)扫描后入射到大气(5)中。散射回波信号经过卡塞格林式大口径望远 镜(6)收集后，用一长焦凸透镜(7)准直，然后被全反镜(8)反射通过狭缝(9)和凸透镜 (10)到达滤光片(11)，滤光后入射到准直系统(12)，准直后从恒温箱(13)的一个窗口 垂直入射到分光系统(14)中的F-P标准具(15)上，经(15)分光、凸透镜(16)聚焦从恒 温箱(12)的另一个窗口射出，被狭缝(17)空间滤波后进入ICCD相机(18)，ICCD相机 在PImax数据采集装置(19)、DG535时序控制器(20)和计算机(21)的控制下进行光谱 成像，激光器的实时工作状态用示波器(22)来显示。本新方法和探测系统的技术优势如下一、布里渊散射探测固态目标技术是通 过探测大气中固态目标周围大气有无布里渊散射频移信号来探测固态目标的。即探测 的是固态目标周围的大气环境而不是固态目标本身，所以该探测方法不受目标材料和外 形特征的影响。二、探测系统设计具探测精度高，稳定性好等优点，主要体现在如下1使用波长为1064nm的超窄带单模脉冲光，可以在探测散射回波信号谱中获得比较明显布 里渊峰，有利于有无布里渊散射频移的判别。2使用高精度F-P标准具来分光，可以有 效减少其它波长光的影响，提高了探测系统的性噪比。3把F-P标准具置于恒温箱中， 减少了外界环境对F-P标准具的影响，提高了探测系统的可靠性和稳定性。4使用高灵 敏度ICCD相机作为光谱成像器件，可以获得高灵敏度，高分辨率的光谱图像。5DG535 的控制时间可以达到皮秒量级，用它来控制激光器和数据采集控制器的时序可以精确的 获得激光探测点的位置。附图说明附图1给出了大气中固态目标布里渊散射激光探测装置原理图。附图2给出了本专利技术系统装置中高光谱分辨率分光系统部分的原理图。附图3给出大气中固态目标布里渊散射激光探测装置的实验结果。具体实施例方式实施例1:如附图1所示，该装置包括种子注入式脉冲激光器(1)，扩束镜(2)，1064nm 全反镜(3，8)，二维光学扫描镜(4)，卡塞格林望远镜(6)，凸透镜(7，10，16)，狭缝 (9，17)，滤光片(11)，准直镜(12)，恒温箱(13)，高光谱分辨率分光系统(14)，F-P 标准具(15)，ICCD相机(18)，PImax数据采集装置(19)，DG535时序控制器(20)，计 算机(21)，示波器(22)。脉冲激光器(1)在DG535时序控制器(20)的控制下输出1064nm的竖直偏振的 窄带光，经扩束镜(2)扩束后，由1064nm全反镜(3)反射到二维光学扫描镜(4)，经扫 描镜(4)扫描后入射到大气(5)中。从大气中散射回来的信号经卡塞格林式大口径望远镜 (6)收集后，用一长焦凸透镜(7)准直，经全反镜(8)反射通过狭缝(9)和凸透镜(10)到 达滤光片(11)，滤光后入射到准直镜(12)，准直后从恒温箱(13)的一个窗口垂直入射到 高光谱分辨率分光系统(14)中的F-P标准具(15)上，经(15)分光，凸透镜(16)聚焦后 从恒温箱(12)的另一个窗口射出，被狭缝(17)空间滤波后进入ICCD相机(18)，ICCD 相机在PImax数据采集装置(19)、DG535时序控制器(20)和计算机(21)的控制下进行 光谱成像，从而获得大气布里渊散射谱。激光器的实时工作状态用示波器(22)来监视。实施例2:如附图2所示，高光谱分辨率分光系统装置包括准直镜(12)，恒温箱(13)， F-P标准具(15)，凸透镜(16)，狭缝(17)，ICCD相机(18)，棱镜(23)，1064nm全反 镜(24， 25)。接收回来的信号光经准直镜(12)准直后从恒温箱(13)的一个窗口入射到棱镜 (23)的一个反射面上，反射光垂直入射到F-P标准具(15)，经F-P标准具(15)选频后， 透过F-P的光被全反镜(24)反射到全反镜(25)，然后被(25)反射回F_P进行再次选频， 透过F-P的光被棱镜(23)的另一面反射到凸透镜(16)，经凸透镜(16)汇聚后通过狭缝进入ICCD 相机(18)。 附图3是用附图1和附图2组成的探测系统进行大气中固态目标探测实验时，ICCD相机采集的光谱图。如附图3左图所示，当大气中激光探测点附近没有固态目标 时，大气布里渊散射峰(两个对称的小峰)比较稳定的对称分布在瑞利峰(最高的主峰) 的两侧；当大气中激光探测点附近有固态目标时，如附图3右图所示，布里渊峰消失或 变得不明显。权利要求1.一种利用布里渊散射探测大气中固态目标的装置，该装置包括种子注入式脉冲激 光器(1)，扩束镜(2)，1064nm全反镜(3，8，24，25)，二维光学扫描镜(4)，卡塞格 林望远镜(6)，凸透镜(7，10，16)，狭缝(9，17)，滤光片(11)，准直镜(12)，恒温箱 (13)，高光谱分辨率分光系统(14)，F-P标准具(15)，ICCD相机(18)，PImax数据采 集装置(19)，DG535时序控制器(20)，计算机(21)，示波器(22)，棱镜(23)。脉冲激光器(1)在DG535时序控制器(20)的控制下输出1064nm的竖直偏振的窄带 光，经扩束镜(2)扩束后，由1064nm全反镜(3)反射到二维光学扫描镜(4)，经扫描镜 (4)扫描后入射到大气(5)中。从大气中散射回来的信号经卡塞格林式大口径望远镜(6) 收集后，用一长焦凸透镜(7)准直，经全反镜(8)反射通过狭缝(9)和凸透镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用布里渊散射探测大气中固态目标的装置，该装置包括种子注入式脉冲激光器（１），扩束镜（２），１０６４ｎｍ全反镜（３，８，２４，２５），二维光学扫描镜（４），卡塞格林望远镜（６），凸透镜（７，１０，１６），狭缝（９，１７），滤光片（１１），准直镜（１２），恒温箱（１３），高光谱分辨率分光系统（１４），Ｆ－Ｐ标准具（１５），ＩＣＣＤ相机（１８），ＰＩｍａｘ数据采集装置（１９），ＤＧ５３５时序控制器（２０），计算机（２１），示波器（２２），棱镜（２３）。脉冲激光器（１）在ＤＧ５３５时序控制器（２０）的控制下输出１０６４ｎｍ的竖直偏振的窄带光，经扩束镜（２）扩束后，由１０６４ｎｍ全反镜（３）反射到二维光学扫描镜（４），经扫描镜（４）扫描后入射到大气（５）中。从大气中散射回来的信号经卡塞格林式大口径望远镜（６）收集后，用一长焦凸透镜（７）准直，经全反镜（８）反射通过狭缝（９）和凸透镜（１０）到达滤光片（１１），滤光后入射到准直镜（１２），经准直镜（１２）准直后从恒温箱（１３）的一个窗口入射到棱镜（２３）的一个反射面上，反射光向上垂直入射到Ｆ－Ｐ标准具（１５），经Ｆ－Ｐ标准具（１５）选频后，向上透过Ｆ－Ｐ的光被全反镜（２４）反射到全反镜（２５），然后被（２５）反射回Ｆ－Ｐ进行再次选频，向下透过Ｆ－Ｐ的光被棱镜（２３）的另一面反射到凸透镜（１６），经凸透镜（１６）汇聚后通过狭缝（１７）进入ＩＣＣＤ相机（１８），ＩＣＣＤ相机在ＰＩｍａｘ数据采集装置（１９）、ＤＧ５３５时序控制器（２０）和计算机（２１）的控制下进行光谱成像，从而获得大气布里渊散射谱。此方法具有有探测精度高，高光谱分辨率等优点，可以较好的适应实际应用。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何兴道，刘建安，方伟，夏健，刘娟，史久林，李淑静，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：36
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