純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，屬于激光雷達領域。
【背景技術】
[0002]作為一種主動遙感工具，激光雷達在大氣探測領域已經(jīng)得到了廣泛的應用。隨著I960年第一臺激光器的問世，科學家便開展了激光雷達測距的研究。1963年F1cco和他的同事在美國麻省理工學院，研制了一臺紅寶石激光雷達，用于對平流層和中層大氣進行探測，與此同時，Ligda在美國斯坦福研究所也研制了一臺紅寶石激光雷達用于對流層大氣的探測。自I960年激光問世以來，由于激光具備單色性好、相干性強、方向性高、以及高亮度、大功率等特點，立即受到了高度的重視，大氣探測技術也因激光的產(chǎn)生而得到發(fā)展。經(jīng)過五十多年的發(fā)展，已由最初的米散射激光雷達發(fā)展到查分吸收激光雷達、瑞利散射激光雷達、拉曼散射激光雷達、共振熒光激光雷達以及多普勒激光雷達等多種探測方式。探測范圍也從最初的大氣氣溶膠發(fā)展到污染氣體、水汽、大氣風場、大氣密度、大氣溫度等多種大氣參數(shù)。激光雷達的發(fā)射光波長發(fā)展為從紫外到紅外的多波段，探測時間從夜間探測發(fā)展成為全天候探測。隨著激光雷達的進一步發(fā)展，探測精度、空間分辨率、垂直高度都將取得長足的發(fā)展。
[0003]目前，國內(nèi)外類似的激光雷達存在一些共性問題:
[0004]1.結(jié)構(gòu)復雜，體積較大，攜帶和移動不方便；
[0005]2.成本高、使用費用昂貴，不能廣泛使用；
[0006]3.傳統(tǒng)的反演方法誤差較大、反演精度低。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為了克服現(xiàn)有技術的不足，解決好現(xiàn)有技術的問題，彌補現(xiàn)有目前市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。
[0008]本實用新型提供了一種純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)包括激光器、分光鏡、擴束器、延時信號發(fā)生器、望遠鏡、小孔光闌、雙光柵單色儀、光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器、A/D卡和計算機，所述激光器依次連接分光鏡、擴束器和延時信號發(fā)生器，所述小孔光闌通過光纖依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器、A/D卡和計算機。
[0009]優(yōu)選的，上述光電轉(zhuǎn)換器包括并列設置的第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換器和第三光電轉(zhuǎn)換器，所述放大器包括并列設置的第一放大器、第二放大器和第三放大器。
[0010]優(yōu)選的，上述第一光電轉(zhuǎn)換器與第一放大器連接，第二光電轉(zhuǎn)換器與第二放大器連接，第三光電轉(zhuǎn)換器與第三放大器連接。
[0011]優(yōu)選的，上述激光器為Nd:YAG激光器，所述計數(shù)器為光子計數(shù)器，所述計算機為信號處理計算機。
[0012]優(yōu)選的，上述激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過第一折射鏡、第二折射鏡到達分光鏡，經(jīng)分光鏡分光后一部分通過擴束器后射向大氣，一部分通過延時信號發(fā)生器到達計數(shù)器和A/D卡。
[0013]優(yōu)選的，上述望遠鏡接收激光與大氣相互作用產(chǎn)生的后向散射光后聚焦到小孔光闌，再經(jīng)過光纖導入到雙光柵單色儀。
[0014]本實用新型提供的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便，解決了目前該領域存在的相應問題，并且經(jīng)過試驗論證，避免了傳統(tǒng)的誤差，提高了反演精度。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標記:1_激光器；2_第一折射鏡；3_第二折射鏡；4_分光鏡；5_擴束器；6-延時信號發(fā)生器；7_望遠鏡；8_小孔光闌；9-光纖；10_雙光柵單色儀；11_第一光電轉(zhuǎn)換器；12-第二光電轉(zhuǎn)換器；13-第三光電轉(zhuǎn)換器；14-第一放大器；15-第二放大器；16-第三放大器；17_計數(shù)器；18-A/D卡；19_計算機。
【具體實施方式】
[0017]為了便于本領域普通技術人員理解和實施本實用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0018]如圖1是本實用新型的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)包括激光器1、分光鏡4、擴束器5、延時信號發(fā)生器6、望遠鏡7、小孔光闌8、雙光柵單色儀10、光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器17、A/D卡18和計算機19，所述激光器I依次連接分光鏡4、擴束器5和延時信號發(fā)生器6，所述小孔光闌8通過光纖9依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器17、A/D卡18和計算機19。光電轉(zhuǎn)換器包括并列設置的第一光電轉(zhuǎn)換器11、第二光電轉(zhuǎn)換器12和第三光電轉(zhuǎn)換器13，所述放大器包括并列設置的第一放大器14、第二放大器15和第三放大器16。第一光電轉(zhuǎn)換器11與第一放大器14連接，第二光電轉(zhuǎn)換器12與第二放大器15連接，第三光電轉(zhuǎn)換器13與第三放大器16連接。激光器I為Nd:YAG激光器，所述計數(shù)器17為光子計數(shù)器，所述計算機19為信號處理計算機。激光器I發(fā)出的激光依次經(jīng)過第一折射鏡2、第二折射鏡3到達分光鏡4，經(jīng)分光鏡4分光后一部分通過擴束器5后射向大氣，一部分通過延時信號發(fā)生器6到達計數(shù)器17和A/D卡18。望遠鏡7接收激光與大氣相互作用產(chǎn)生的后向散射光后聚焦到小孔光闌8，再經(jīng)過光纖9導入到雙光柵單色儀10。
[0019]本實用新型的工作原理是:激光器I發(fā)射的激光脈沖通過擴束器5 (四倍擴束)準直后射向大氣，同時分出一部分光通過光纖導入延時信號發(fā)生器6，延時信號發(fā)生6器按照設定好的延遲時間同時給光子計數(shù)器17和A/D卡18發(fā)射觸發(fā)脈沖。望遠鏡7接收激光與大氣相互作用產(chǎn)生的后向散射光，聚焦到小孔光闌8，再經(jīng)過光纖9導入雙光柵單色儀10，分離出對應轉(zhuǎn)動量子數(shù)(J = 6、J = 12)的拉曼散射回波和米散射回波信號，高低階轉(zhuǎn)動拉曼信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和放大器放大后，進入光子計數(shù)器17 ;米散射信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和放大后進入A/D卡18。光子計數(shù)器17和A/D卡18在接收到延遲信號發(fā)生器6的觸發(fā)信號后，開始對回波信號進行時序采集，光子計數(shù)器17采集到的是光子數(shù)，A/D卡18記錄的是回波電壓值，然后將記錄的數(shù)據(jù)送往信號處理計算機19。信號處理計算機19中裝有采集控制軟件，可以設置采集卡的空間分辨率，積分時間等參數(shù)，并實時監(jiān)測探測到的信號。之后用反演軟件對得到的數(shù)據(jù)進行處理。
[0020]本實用新型提供的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便，解決了目前該領域存在的相應問題，并且經(jīng)過試驗論證，避免了傳統(tǒng)的誤差，提高了反演精度。
[0021]以上所述之【具體實施方式】為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新型的具體實施范圍，本實用新型的范圍包括并不限于本【具體實施方式】，凡依照本實用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述雷達系統(tǒng)包括激光器(I)、分光鏡(4)、擴束器(5)、延時信號發(fā)生器(6)、望遠鏡(7)、小孔光闌(8)、雙光柵單色儀(10)、光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器(17)、A/D卡(18)和計算機(19)，所述激光器(I)依次連接分光鏡(4)、擴束器(5)和延時信號發(fā)生器￠)，所述小孔光闌(8)通過光纖(9)依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器(17)、A/D卡(18)和計算機(19) ο2.根據(jù)權利要求1所述的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換器包括并列設置的第一光電轉(zhuǎn)換器(11)、第二光電轉(zhuǎn)換器(12)和第三光電轉(zhuǎn)換器(13)，所述放大器包括并列設置的第一放大器(14)、第二放大器(15)和第三放大器(16)。3.根據(jù)權利要求2所述的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述第一光電轉(zhuǎn)換器(11)與第一放大器(14)連接，第二光電轉(zhuǎn)換器(12)與第二放大器(15)連接，第三光電轉(zhuǎn)換器(13)與第三放大器(16)連接。4.根據(jù)權利要求1所述的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器(I)為NchYAG激光器，所述計數(shù)器(17)為光子計數(shù)器，所述計算機(19)為信號處理計算機。5.根據(jù)權利要求1所述的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器(I)發(fā)出的激光依次經(jīng)過第一折射鏡(2)、第二折射鏡(3)到達分光鏡(4)，經(jīng)分光鏡(4)分光后一部分通過擴束器(5)后射向大氣，一部分通過延時信號發(fā)生器(6)到達計數(shù)器(17)和A/D 卡(18)ο6.根據(jù)權利要求1所述的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，其特征在于:所述望遠鏡(7)接收激光與大氣相互作用產(chǎn)生的后向散射光后聚焦到小孔光闌(8)，再經(jīng)過光纖(9)導入到雙光柵單色儀(10)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)，包括激光器(1)、分光鏡(4)、擴束器(5)、延時信號發(fā)生器(6)、望遠鏡(7)、小孔光闌(8)、雙光柵單色儀(10)、光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器(17)、A/D卡(18)和計算機(19)，所述激光器(1)依次連接分光鏡(4)、擴束器(5)和延時信號發(fā)生器(6)，所述小孔光闌(8)通過光纖(9)依次連接光電轉(zhuǎn)換器、放大器、計數(shù)器(17)、A/D卡(18)和計算機(19)。本實用新型提供的純轉(zhuǎn)動散射激光雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便，解決了目前該領域存在的相應問題，并且經(jīng)過試驗論證，避免了傳統(tǒng)的誤差，提高了反演精度。
【IPC分類】G01S17/95
【公開號】CN204807701
【申請?zhí)枴緾N201520394832
【發(fā)明人】陳靈燕
【申請人】陳靈燕
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月3日