CN115290599A - 一种测量温室气体浓度的激光雷达系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，应用于气体测试技术领域。可调谐激光器发射多个不同目标波长下的ON激光至气体吸收池，根据ON激光的透过率得到目标波长对应的绝对波长值。激光发射模块发射OFF激光和目标波长下的ON激光至待测区域，以便于根据激光的回波和绝对波长值得到待测气体的浓度。本方案气体吸收池直接测量绝对波长值，不需要锁频单元进行锁定，还可以出射不同的目标波长下的ON激光，进行多点扫描，通过多个波长点的ON激光可得到比当前方案中仅出射一个波长点的ON激光更加准确的气体浓度值。本申请还可同时获取风场和温室气体浓度以得到气体通量；也可利用环形器的端面反射做监控，做到无盲区探测。

Description

一种测量温室气体浓度的激光雷达系统

技术领域

本申请涉及气体测试技术领域，特别是涉及一种测量温室气体浓度的激光雷达系统。

背景技术

大气中温室气体浓度增加导致的全球气温升高，引起了世界各国政府和科学家的共同关注，已成为全球生态环境研究中的一个热点领域。为减缓温室气体过度排放造成的气候变化，世界各国以协约的方式共同减排温室气体。而对温室气体的监测显得十分重要，例如，针对待测气体为CO2的测量，可通过1台激光器对待测区域进行扫描，从而获取CO2浓度。但是，激光器发射的ON激光的波长受各种因素影响，会导致最终得到的波长值和设定的波长值不一致，因此，通常使用锁频单元将激光器的波长锁定在一个具体的位置。

当前使用锁频单元将激光器的波长锁定在一个具体的位置的方案，虽然能够得到一个已知量的波长，但是，使用此方案只能得到一个固定波长点下的数据，导致最终得到的气体浓度准确性较低。

由此可见，如何获取准确的气体浓度，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，以便于获取准确的气体浓度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，包括：激光发射模块、气体吸收池、采集控制与数据分析模块；所述激光发射模块包括：可调谐激光器以及OFF激光器；所述气体吸收池中的气体为根据待测气体选择；

所述可调谐激光器与所述气体吸收池相连，用于发射多个不同目标波长下的ON激光至所述气体吸收池；

所述采集控制与数据分析模块与所述气体吸收池相连，用于根据所述气体吸收池对所述ON激光的透过率得到所述可调谐激光器发射的所述目标波长对应的绝对波长值；

所述激光发射模块还用于发射OFF激光和所述目标波长下的所述ON激光至待测区域，以便于所述采集控制与数据分析模块根据所述OFF激光和所述ON激光的回波以及所述绝对波长值得到所述待测区域中所述待测气体的浓度。

优选地，还包括：光纤耦合器、第一探测器、第二探测器、吸收池采集板；

所述可调谐激光器与所述光纤耦合器相连，所述光纤耦合器分别与所述第一探测器和所述气体吸收池相连，所述气体吸收池与所述第二探测器相连，所述吸收池采集板分别与所述第一探测器和所述第二探测器相连；所述光纤耦合器将接收的所述ON激光分为两部分并分别进入所述第一探测器和所述气体吸收池；所述吸收池采集板采集所述第一探测器和所述第二探测器的信号并发送至所述采集控制与数据分析模块，以便于所述采集控制与数据分析模块得到所述透过率。

优选地，所述气体吸收池中的气体为所述待测气体的标准气体。

优选地，所述OFF激光器发射的多个所述OFF激光为固定波长。

优选地，所述采集控制与数据分析模块根据所述回波对应的光学厚度以及所述绝对波长值绘制出光学厚度随波长的变化曲线，并将所述光学厚度随波长的变化曲线与光学厚度随波长分布理想曲线拟合以得到气体浓度信息。

优选地，所述光学厚度随波长分布理想曲线为根据空气分子数总密度、所测气体的吸收扫描波长和OFF波长的吸收截面差值、距离分辨率、所述所测气体的固定体积比浓度得到。

优选地，所述绝对波长值为根据气体吸收池透过率曲线与气体吸收池透过率标准曲线拟合得到；所述气体吸收池透过率曲线为根据所述透过率得到；其中，所述气体吸收池透过率标准曲线为根据所述气体吸收池的温度、压力、光程、气体浓度、以及吸收截面得到。

优选地，所述采集控制与数据分析模块还用于根据未出射到所述待测区域的所述ON激光的本振光和所述ON激光的回波得到多普勒频移；并根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域的三维风场信息。

优选地，所述采集控制与数据分析模块根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域的所述三维风场信息包括：

根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域多个方向上的径向风速；

根据多个方向的所述径向风速得到所述三维风场信息。

优选地，还包括：环形器；

所述OFF激光和所述ON激光在发射时通过所述环形器，所述采集控制与数据分析模块还用于根据所述环形器的光纤端面的反射信号修正所述回波。

本申请所提供的测量温室气体浓度的激光雷达系统包括激光发射模块、气体吸收池、采集控制与数据分析模块；激光发射模块包括：可调谐激光器以及OFF激光器；气体吸收池中的气体为根据待测气体选择。可调谐激光器与气体吸收池相连，用于发射多个不同目标波长下的ON激光至气体吸收池；采集控制与数据分析模块与气体吸收池相连，用于根据气体吸收池对ON激光的透过率得到可调谐激光器发射的目标波长对应的绝对波长值。激光发射模块还用于发射OFF激光和目标波长下的ON激光至待测区域，以便于采集控制与数据分析模块根据激光的回波和绝对波长值得到待测区域中待测气体的浓度。本申请通过可调谐激光器出射多个波长点的ON激光，根据气体吸收池的透过率可得到ON激光的绝对波长值。可根据各波长点回波对应的光学厚度绘制出光学厚度随波长的变化曲线，与标准曲线进行拟合可得到准确的气体体积比浓度。相比于当前方案中通过锁频单元将激光器的波长锁定在一个具体的位置，本方案气体吸收池直接测量绝对波长值，不需要锁频单元进行锁定，还可以出射不同的目标波长下的ON激光，通过多个波长点的ON激光可得到比当前方案中仅出射一个波长点的ON激光更加准确的气体浓度值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种测量温室气体浓度的激光雷达系统的结构示意图；

图2为扫描波长与OFF波长交替出射的时序图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，以获取准确的气体浓度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

为了获取准确的气体浓度，本申请实施例提供一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，包括激光发射模块、气体吸收池、采集控制与数据分析模块；激光发射模块包括：可调谐激光器以及OFF激光器；气体吸收池中的气体为根据待测气体选择；可调谐激光器与气体吸收池相连，用于发射多个不同目标波长下的ON激光至气体吸收池；采集控制与数据分析模块与气体吸收池相连，用于根据气体吸收池对ON激光的透过率得到可调谐激光器发射的目标波长对应的绝对波长值；激光发射模块还用于发射OFF激光和目标波长下的ON激光至待测区域，以便于采集控制与数据分析模块根据OFF激光和ON激光的回波以及绝对波长值得到待测区域中待测气体的浓度。

这里结合附图对本实施的激光雷达系统进行说明，图1为本申请实施例提供的一种测量温室气体浓度的激光雷达系统的结构示意图；图1所示的结构只是本申请的其中一种方案，并不对本申请的其他方案造成限定。如图1所示，激光雷达系统包括：激光发射模块1、功率放大模块2、波长定位模块3、光学收发模块4、采集控制与数据分析模块5；激光发射模块1包括可调谐激光器10、OFF激光器11、第一光纤耦合器12、光开关13、第二光纤耦合器14；功率放大模块2包括调制器20、光放大器21、环形器22；波长定位模块3包括第三光纤耦合器30、气体吸收池31、第一探测器32、第二探测器33、吸收池采集板34；光学收发模块4包括收发望远镜40、平衡探测器42，另外，图1中所示的结构中，光学收发模块4还包括伺服系统41，伺服系统41与采集控制与数据分析模块5以及收发望远镜40相连，以便于根据采集控制与数据分析模块5的指令控制收发望远镜40的扫描方向，以便于扫描待测区域的气体。其中，可调谐激光器10、OFF激光器11输出的激光均为连续光。

温室气体通量研究是了解全球气候变化驱动因子的关键，可为多尺度上生态系统的气候响应预测提供理论支撑，本申请实施例提出的激光雷达系统通过同步测量大气中的温室气体的浓度廓线及三维风场，实现对温室气体的通量分析。可调谐激光器10的出射的ON激光的波长值可进行调节，并对温室气体的单个吸收线进行扫描。OFF激光器11的波长固定于上述温室气体吸收线的谷值处。可调谐激光器10与第一光纤耦合器12相连，第一光纤耦合器12分别与第三光纤耦合器30和光开关13相连，OFF激光器11与光开关13相连；第一光纤耦合器12将可调谐激光器10的ON激光分为两部分，其中一部分进入第三光纤耦合器30，另一部分和OFF激光器11的OFF波长激光共同进入光开关13。需要注意的是，可调谐激光器10只有一小部分光分给第三光纤耦合器30以进入气体吸收池31，大部分用于进入光开关13以出射到大气。由光开关13进行出射激光的时序调制，光开关13交替发出ON激光和OFF波长激光的输出信号；光开关13与第二光纤耦合器14相连，第二光纤耦合器14分别与平衡探测器42和调制器20相连；光开关13交替发出ON激光和OFF波长激光至第二光纤耦合器14，第二光纤耦合器14将接收的ON激光和OFF波长激光分为两部分，其中一部分作为本振光直接到达平衡探测器42，另外一部分进入调制器20。

调制器20与光放大器21相连，光放大器21与环形器22相连，环形器22还分别与收发望远镜40和平衡探测器42相连；调制器20具体可为声光调制器或电光调制器。第二光纤耦合器14分出的第二部分连续激光进入调制器20，调制器20对连续激光进行移频并斩波为脉冲光，脉冲光进入光放大器21进行能量放大，之后经过环形器22进入光学收发模块4中的收发望远镜40。

环形器22出射脉冲进入收发望远镜40，由收发望远镜40出射到大气中，激光在大气传输过程中受温室气体吸收，且传输过程中信号不断经气溶胶及大气分子进行后向散射，然后再由收发望远镜40进行收集，之后经环形器22后到达平衡探测器42，与前面本振光进行相干外差，并由平衡探测器42将外差信号转化为电信号发送至采集控制与数据分析模块5。伺服系统41用于控制激光出射和信号收集方向，以便实现待测区域的扫描测量。

光放大器21出射激光经环形器22出射时在光纤端面处会产生一定比例的端面反射，该反射光经环形器22后到达平衡探测器42。本申请实施例使用该端面反射信号作为出射激光的能量监控信号，用于修正出射激光能量波动对回波信号的影响，进而提高系统精度。同时能量监控信号作为地面信号，用于温室气体浓度计算，可做到无盲区探测。

可调谐激光器10在波长扫描过程中，利用波长定位模块3进行出射激光波长的精准定位。原理是，对于温室气体，不同波长处吸收截面不同，因而不同波长的激光经过气体吸收池31时透过率不同，可调谐激光器10在波长扫描过程中，可通过实测吸收池透过率曲线与标准透过率曲线拟合，确认每个波长的绝对波长值。

可调谐激光器10在进入光开关13之前经第一光纤耦合器12进行分光，一部分进入光开关13，另一部分进入波长定位模块3，进入波长定位模块3的激光首先经过第三光纤耦合器30将入射光再次分为两部分，一部分进入气体吸收池31经气体吸收然后到达第二探测器33，另一部分直接进入第一探测器32，吸收池采集板34同步采集第一探测器32和第二探测器33的信号，利用第一探测器32和第二探测器33接收信号计算获得气体吸收池31的透过率。

采集控制与数据分析模块5分别与吸收池采集板34和平衡探测器42相连。采集控制与数据分析模块5用于实现对温室气体通量激光雷达系统的运行控制及状态监控，并对采集的原始信号进行预处理、温室气体浓度计算、风场反演及温室气体通量分析。

测量温室气体通量的激光雷达系统的工作原理如下，图2为扫描波长与OFF波长交替出射的时序图；如图2所示，扫描波长与OFF波长交替出射，波长1至波长i为扫描波长，获得波长i与相邻的OFF波长的回波信号，并通过本振光为信号光提供光增益，通过分析不同波长的后向散射信号功率得到光学厚度i，将N个扫描波长对应的光学厚度绘制出随波长分布曲线，与温室气体标准光学厚度曲线拟合，以获取温室气体浓度信息。同时，通过分析后向散射信号的中心频率获得径向的多普勒频移，并通过多普勒频移计算出径向风速。温室气体可以是CO2或CH4的一种，对于探测的单种气体，所选用的波长范围不同，气体吸收池中将充入同类标准气体。

本申请实施例可同步测量温室气体浓度廓线及三维风场，进而实现温室气体通量分析；可调谐激光器利用气体吸收池，实时获取透过率数据，进而推算实时波长数值，用于绘制雷达回波信号的波长分布曲线并利用曲线进行浓度匹配，无需进行复杂的波长锁频及反馈控制，系统组成简单，成本较低；而且利用环形器上与收发望远镜的光纤端面反射光进行能量监控，无需新增器件，即可实现对可调谐激光器和OFF激光器的能量进行校正，降低能量变化引起的系统误差；且可做到无盲区探测。

本申请实施例所提供的测量温室气体浓度的激光雷达系统包括激光发射模块、气体吸收池、采集控制与数据分析模块；激光发射模块包括：可调谐激光器以及OFF激光器；气体吸收池中的气体为根据待测气体选择，一般充入待测气体的标准气体。可调谐激光器与气体吸收池相连，用于发射多个不同目标波长下的ON激光至气体吸收池；采集控制与数据分析模块与气体吸收池相连，用于根据气体吸收池对ON激光的透过率得到可调谐激光器发射的目标波长对应的绝对波长值。激光发射模块还用于发射OFF激光和目标波长下的ON激光至待测区域，以便于采集控制与数据分析模块根据激光的回波和绝对波长值得到待测区域中待测气体的浓度。本申请实施例通过可调谐激光器出射多个波长点的ON激光，根据气体吸收池的透过率可得到ON激光的绝对波长值。可根据各波长点回波对应的光学厚度绘制出光学厚度随波长的变化曲线，与标准曲线进行拟合可得到准确的气体体积比浓度。相比于当前方案中通过锁频单元将激光器的波长锁定在一个具体的位置，本方案气体吸收池直接测量绝对波长值，不需要锁频单元进行锁定，还可以出射不同的目标波长下的ON激光，通过多个波长点的ON激光可得到比当前方案中仅出射一个波长点的ON激光更加准确的气体浓度值。

本申请实施例提供一种气体浓度的计算方案，因为可调谐激光器10的出射ON激光的波长值可进行调节，通过出射不同波长值的ON激光，采集控制与数据分析模块可根据回波对应的光学厚度以及绝对波长值绘制出光学厚度随波长的变化曲线，并将光学厚度随波长的变化曲线与光学厚度随波长分布理想曲线拟合以得到气体浓度信息。光学厚度随波长分布理想曲线可根据空气分子数总密度、所测气体吸收扫描波长和OFF波长的吸收截面差值、距离分辨率、所测气体的固定体积比浓度得到。绝对波长值可根据气体吸收池透过率曲线与气体吸收池透过率标准曲线拟合得到；气体吸收池透过率曲线为根据透过率得到；其中，气体吸收池透过率标准曲线为根据气体吸收池的温度、压力、光程、气体浓度、以及吸收截面得到。OFF激光器发射的多个OFF激光可设定为固定波长，气体吸收OFF激光的能力较弱，吸收ON激光的能力较强，因此，用OFF激光作为对比。下面具体说明如何得到气体浓度信息，光学厚度计算公式：

（1）

其中，

和

为前一个距离门第i个扫描波长回波和OFF波长回波，

和

为下一个距离门第i个扫描波长回波和OFF波长回波。

为高度z处空气的空气分子数总密度，

为温室气体的体积比浓度。

为距离分辨率，

为高度z处，温室气体在第i个扫描波长和OFF波长的吸收截面差值。

激光雷达系统的温室气体浓度获取过程如下：

从HITRAN数据库下载温室气体吸收截面，进而可获得温室气体吸收线上各波长与OFF波长的吸收截面差值

；

根据温度

和压强

计算高度z处空气分子数总密度

，计算公式如下。

（2）

为温度296K、压强1.013×105Pa时的空气分子数总密度，即洛施密特数。

根据上述步骤以及光学厚度公式计算各高度z处温室气体在特定浓度时的光学厚度随波长分布理想曲线。

可调谐激光器扫描各波长点后，得到气体吸收池透过率曲线，将该曲线与气体吸收池透过率标准曲线拟合（气体吸收池透过率标准曲线为根据吸收池温度、压力、光程、温室气体浓度及HITRAN数据计算出的透过率曲线），获取各波长点的绝对波长值。吸收池透过率标准曲线计算公式如下。

（3）

其中，

为吸收池内光学路径上单位体积温室气体分子数，可根据上述公式（3）及吸收池温度、压强获得吸收池内单位体积分子数，再乘以标准温室气体浓度计算得到

，

为温室气体在波长

处的吸收截面，r为吸收池等效光程。使用得到各波长点的波长值，及各波长点回波对应的光学厚度，绘制出光学厚度随波长的变化曲线，将该曲线与特定浓度时的光学厚度随波长分布理想曲线进行匹配，获取温室气体体积比浓度。

测量温室气体浓度的激光雷达系统还包括：光纤耦合器（对应于图1中的第三光纤耦合器30）、第一探测器、第二探测器、吸收池采集板；可调谐激光器与光纤耦合器相连，光纤耦合器分别与第一探测器和气体吸收池相连，气体吸收池与第二探测器相连，吸收池采集板分别与第一探测器和第二探测器相连；光纤耦合器将接收的ON激光分为两部分并分别进入第一探测器和气体吸收池；吸收池采集板采集第一探测器和第二探测器的信号并发送至采集控制与数据分析模块，以便于采集控制与数据分析模块得到透过率，具体的连接结构可参考图1。

大气中温室气体浓度增加导致的全球气温升高，已成为全球生态环境研究中的一个热点领域。为减缓温室气体过度排放造成的气候变化，世界各国以协约的方式共同减排温室气体。通量是指单位时间内通过单位面积的气体质量，温室气体通量研究是了解全球气候变化驱动因子的关键，可为多尺度上生态系统的气候响应预测提供理论支撑，并可为短、长期生态系统管理决策的制定提供重要的理论依据。实现城市环境温室气体通量的监测需求，急需开发一种温室气体通量激光雷达系统，以获取城市中尺度的温室气体立体通量数据，进而评价生态系统对温室气体的吸收或排放能力，分析城市或区域碳源/汇的时-空分布特征，为温室气体排放、碳核查等领域的研究提供基础数据，为节能减排等宏观决策提供数据支撑。而想得到气体的通量，需要获取气体的浓度和风场，上述实施例中只是获取的气体的浓度，并未获取气体环境的风场，因此，当前的方案无法得到气体的通量，无法实现对气体状态的有效监控。本申请实施例提供一种获取三维风场信息的方案，采集控制与数据分析模块根据未出射到待测区域的ON激光的本振光和ON激光的回波得到多普勒频移；并根据多普勒频移、ON激光的频率、光速得到待测区域的三维风场信息。具体的，采集控制与数据分析模块可根据多普勒频移、ON激光的频率、光速得到待测区域多个方向上的径向风速；然后根据多个方向的径向风速得到三维风场信息。在获取到待测区域的三维风场信息之后，再结合上述实施例获取的气体浓度，可以得到待测区域内气体的通量。

这里以图1所示的结构举例说明采集控制与数据分析模块如何根据外差信号得到三维风场信息。系统发出的每一次脉冲，激光频率记为

（c为光速，

为波长），经调制器进行固定移频

后频率变为

，出射激光在被后向散射的过程中，受风速引起的多普勒频移影响，频率变为

，该后向散射光进入收发望远镜并到达平衡探测器时，与频率为

的本振光进行外差检测，获得频差

，进而得到多普勒频移

。而多普勒频移

与径向风速v和激光频率

的关系如下：

（4）

根据公式（4）可得到径向风速，然后将多个扫描方向的径向风速结合可得到三维风场信息。

本申请结合相干外差和差分吸收原理，在获取温室气体吸收信号的同时，可同步获得径向风速信息，获取信息更丰富，并可用于温室气体通量分析。差分吸收是选择两种不同的激光波长，通常称为在线波长（ON波长）和离线波长（OFF波长），使得一种波长被感兴趣的气体分子吸收，而另一种波长则不吸收，再通过测量两个返回激光信号的后续强度差异，可以确定所研究分子的浓度。具体的，以CO2为例，ON波长选择在CO2吸收峰的峰值处，OFF波长选择同一吸收峰的谷值处，通过分析激光后向散射信号中两个波长强度的差异，获得CO2的浓度信息。相干外差技术是通过激光器出射光束分为两部分，一部分作为本振光，一部分经声光调制器调频后出射到大气中，接收到的后向散射光与本振光拍频进而对信号光提供光增益，以提高信号信噪比，提升系统探测性能。另外，气体吸收截面是吸收过程概率的度量，是指分子吸收特定波长和极化光子的能力，虽然单位是作为面积给出的，但它并不是指实际大小的面积，因为目标分子的密度或状态会影响吸收概率。从数量上讲，在点x和x+dx之间沿光束路径被吸收的光子数dN是穿透深度dx乘以每单位体积分子数N乘以吸收截面σ的乘积。相干外差技术具有测量灵敏度高、不受背景光影响等优势，相干外差与差分吸收技术结合，除可同步获取风场廓线外，还可以提高差分吸收系统的信噪比、降低背景光影响。

以上对本申请所提供的测量温室气体浓度的激光雷达系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，包括：激光发射模块、气体吸收池、采集控制与数据分析模块；所述激光发射模块包括：可调谐激光器以及OFF激光器；所述气体吸收池中的气体为根据待测气体选择；

所述可调谐激光器与所述气体吸收池相连，用于发射多个不同目标波长下的ON激光至所述气体吸收池；

所述采集控制与数据分析模块与所述气体吸收池相连，用于根据所述气体吸收池对所述ON激光的透过率得到所述可调谐激光器发射的所述目标波长对应的绝对波长值；

所述激光发射模块还用于发射OFF激光和所述目标波长下的所述ON激光至待测区域，以便于所述采集控制与数据分析模块根据所述OFF激光和所述ON激光的回波以及所述绝对波长值得到所述待测区域中所述待测气体的浓度。

2.根据权利要求1所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，还包括：光纤耦合器、第一探测器、第二探测器、吸收池采集板；

所述可调谐激光器与所述光纤耦合器相连，所述光纤耦合器分别与所述第一探测器和所述气体吸收池相连，所述气体吸收池与所述第二探测器相连，所述吸收池采集板分别与所述第一探测器和所述第二探测器相连；所述光纤耦合器将接收的所述ON激光分为两部分并分别进入所述第一探测器和所述气体吸收池；所述吸收池采集板采集所述第一探测器和所述第二探测器的信号并发送至所述采集控制与数据分析模块，以便于所述采集控制与数据分析模块得到所述透过率。

3.根据权利要求2所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述气体吸收池中的气体为所述待测气体的标准气体。

4.根据权利要求3所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述OFF激光器发射的多个所述OFF激光为固定波长。

5.根据权利要求1所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述采集控制与数据分析模块根据所述回波对应的光学厚度以及所述绝对波长值绘制出光学厚度随波长的变化曲线，并将所述光学厚度随波长的变化曲线与光学厚度随波长分布理想曲线拟合以得到气体浓度信息。

6.根据权利要求5所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述光学厚度随波长分布理想曲线为根据空气分子数总密度、所测气体的吸收扫描波长和OFF波长的吸收截面差值、距离分辨率、所述所测气体的固定体积比浓度得到。

7.根据权利要求6所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述绝对波长值为根据气体吸收池透过率曲线与气体吸收池透过率标准曲线拟合得到；所述气体吸收池透过率曲线为根据所述透过率得到；其中，所述气体吸收池透过率标准曲线为根据所述气体吸收池的温度、压力、光程、气体浓度、以及吸收截面得到。

8.根据权利要求1所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述采集控制与数据分析模块还用于根据未出射到所述待测区域的所述ON激光的本振光和所述ON激光的回波得到多普勒频移；并根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域的三维风场信息。

9.根据权利要求8所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，所述采集控制与数据分析模块根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域的所述三维风场信息包括：

根据所述多普勒频移、所述ON激光的频率、光速得到所述待测区域多个方向上的径向风速；

根据多个方向的所述径向风速得到所述三维风场信息。

10.根据权利要求1所述的测量温室气体浓度的激光雷达系统，其特征在于，还包括：环形器；

所述OFF激光和所述ON激光在发射时通过所述环形器，所述采集控制与数据分析模块还用于根据所述环形器的光纤端面的反射信号修正所述回波。

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