CN106125093A - 带有太阳光抑制装置的基于ccd的侧向散射激光雷达 - Google Patents

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陶宗明
麻晓敏
王申浩
单会会
张辉
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Abstract

本发明公开了一种带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达。它包括与控制器(2)电连接的脉冲激光器(1)和CCD相机(4)，特别是控制器(2)与CCD相机(4)间串接有开门时间≤20μs的门控电路(3)，CCD相机(4)的接收光路(6)上置有窄带滤光片(5)，CCD相机(4)的镜头张角≤5°；所述的窄带滤光片(5)位于CCD相机(4)的镜头与CCD图像传感器之间，其带宽≤1nm，所述的脉冲激光器(1)的输出波长为447nm，或532nm，或650nm，脉冲宽度为5～8ns，所述的控制器(2)为微型计算机，或工业控制计算机。它不仅于夜晚，即使在白天也能正常工作，从而使其可随时便捷地测量近地层的大气气溶胶空间分布。

Description

带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达
技术领域
本发明涉及一种基于CCD(电荷耦合元件)的侧向散射激光雷达，尤其是一种带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达。
背景技术
侧向散射激光雷达是国际上正在研究的一项新技术，它将发射装置与接收装置分两处放置，避免了普通激光雷达(又称后向散射激光雷达)中几何因子的影响，在近距离段的测量精度得到了很大的提高，同时由于使用的是侧向技术，其空间分辨率在近距离段也很高。目前，侧向散射激光雷达主要由与控制器电连接的激光器和CCD相机组成；工作时，控制器将CCD相机接收到的信号反演成气溶胶后向散射系数和消光系数、气溶胶的相函数、以及PM2.5质量浓度高度廓线。这种侧向散射激光雷达虽然非常适于用来测量近地层的大气气溶胶空间分布，却也存在着由于采用CCD作为探测器，因白天太阳背景光较强，使其只能于夜晚工作的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种于白天也能正常工作的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达包括与控制器电连接的脉冲激光器和CCD相机，特别是，
所述控制器与CCD相机间串接有门控电路，所述门控电路的开门时间≤20μs；
所述CCD相机的接收光路上置有窄带滤光片；
所述CCD相机的镜头张角≤5°。
作为带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达的进一步改进：
优选地，窄带滤光片位于CCD相机的镜头与CCD图像传感器之间。
优选地，窄带滤光片的带宽≤1nm。
优选地，脉冲激光器的输出波长为447nm，或532nm，或650nm。
优选地，脉冲激光器的脉冲宽度为5～8ns。
优选地，控制器为微型计算机，或工业控制计算机。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的结构后，既由于门控电路的设置而使CCD相机处于了开门和关门的两种状态——开门状态下CCD工作、关门状态下CCD不工作，≤20μs的开门时间使CCD能记录一定高度内的下脉冲散射光束，随后的门控关闭CCD有效地抑制了太阳背景光；又因CCD相机接收光路上置有的窄带滤光片而阻断了太阳光中的绝大部分能量；还由于≤5°张角的CCD相机镜头的使用，进一步地抑制了太阳背景光；三者的有机整合，使本发明不仅于夜晚，即使在白天也能正常工作，极大地宽拓了基于CCD的侧向散射激光雷达的应用场合和适用范围，提高了其使用的效率，大大地降低了测量的成本，从而使本发明可随时便捷地测量近地层的大气气溶胶空间分布。
附图说明
图1是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
参见图1，带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达的构成如下：
脉冲激光器1的输入端与控制器2电连接；其中，脉冲激光器1的输出波长为532nm(可为可见光波段中的任一波长，如常用的447nm或650nm)、脉冲宽度为6(可为5～8)ns。控制器2为微型计算机(或工业控制计算机)。
CCD相机4位于激光雷达发射光束7的侧面，其通过门控电路3与控制器2电连接；门控电路3的开门时间为20(可为1～20)μs。
CCD相机4的接收光路6上置有窄带滤光片5；窄带滤光片5的具体位置现优选位于CCD相机4的镜头与CCD图像传感器之间，其带宽为1(可为0.1～1)nm。
CCD相机4的镜头张角为3(可为0.5～5)°
本发明工作时，门控电路3在控制器2的统一调控下，有序地控制CCD相机4的工作状态，使其中的CCD适时地记录下所测高度内的下脉冲散射光束，并由控制器2将其反演为气溶胶后向散射系数和消光系数、气溶胶的相函数、以及PM2.5质量浓度高度廓线，从而得出近地层的大气气溶胶空间分布。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，包括与控制器(2)电连接的脉冲激光器(1)和CCD相机(4)，其特征在于：
所述控制器(2)与CCD相机(4)间串接有门控电路(3)，所述门控电路(3)的开门时间≤20μs；
所述CCD相机(4)的接收光路(6)上置有窄带滤光片(5)；
所述CCD相机(4)的镜头张角≤5°。
2.根据权利要求1所述的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，其特征是窄带滤光片(5)位于CCD相机(4)的镜头与CCD图像传感器之间。
3.根据权利要求1所述的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，其特征是窄带滤光片(5)的带宽≤1nm。
4.根据权利要求1所述的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，其特征是脉冲激光器(1)的输出波长为447nm，或532nm，或650nm。
5.根据权利要求1所述的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，其特征是脉冲激光器(1)的脉冲宽度为5～8ns。
6.根据权利要求1所述的带有太阳光抑制装置的基于CCD的侧向散射激光雷达，其特征是控制器(2)为微型计算机，或工业控制计算机。
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