CN204807701U - 纯转动散射激光雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种纯转动散射激光雷达系统，包括激光器(1)、分光镜(4)、扩束器(5)、延时信号发生器(6)、望远镜(7)、小孔光阑(8)、双光栅单色仪(10)、光电转换器、放大器、计数器(17)、A/D卡(18)和计算机(19)，所述激光器(1)依次连接分光镜(4)、扩束器(5)和延时信号发生器(6)，所述小孔光阑(8)通过光纤(9)依次连接光电转换器、放大器、计数器(17)、A/D卡(18)和计算机(19)。本实用新型提供的纯转动散射激光雷达系统结构简单、体积小、使用方便，解决了目前该领域存在的相应问题，并且经过试验论证，避免了传统的误差，提高了反演精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种纯转动散射激光雷达系统，属于激光雷达领域。
背景技术
作为一种主动遥感工具，激光雷达在大气探测领域已经得到了广泛的应用。随着1960年第一台激光器的问世，科学家便开展了激光雷达测距的研究。1963年Fiocco和他的同事在美国麻省理工学院，研制了一台红宝石激光雷达，用于对平流层和中层大气进行探测，与此同时，Ligda在美国斯坦福研究所也研制了一台红宝石激光雷达用于对流层大气的探测。自1960年激光问世以来，由于激光具备单色性好、相干性强、方向性高、以及高亮度、大功率等特点，立即受到了高度的重视，大气探测技术也因激光的产生而得到发展。经过五十多年的发展，已由最初的米散射激光雷达发展到查分吸收激光雷达、瑞利散射激光雷达、拉曼散射激光雷达、共振荧光激光雷达以及多普勒激光雷达等多种探测方式。探测范围也从最初的大气气溶胶发展到污染气体、水汽、大气风场、大气密度、大气温度等多种大气参数。激光雷达的发射光波长发展为从紫外到红外的多波段，探测时间从夜间探测发展成为全天候探测。随着激光雷达的进一步发展，探测精度、空间分辨率、垂直高度都将取得长足的发展。
目前，国内外类似的激光雷达存在一些共性问题：
1.结构复杂，体积较大，携带和移动不方便；
2.成本高、使用费用昂贵，不能广泛使用；
3.传统的反演方法误差较大、反演精度低。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，解决好现有技术的问题，弥补现有目前市场上现有产品的不足。
本实用新型提供了一种纯转动散射激光雷达系统，雷达系统包括激光器、分光镜、扩束器、延时信号发生器、望远镜、小孔光阑、双光栅单色仪、光电转换器、放大器、计数器、A/D卡和计算机，所述激光器依次连接分光镜、扩束器和延时信号发生器，所述小孔光阑通过光纤依次连接光电转换器、放大器、计数器、A/D卡和计算机。
优选的，上述光电转换器包括并列设置的第一光电转换器、第二光电转换器和第三光电转换器，所述放大器包括并列设置的第一放大器、第二放大器和第三放大器。
优选的，上述第一光电转换器与第一放大器连接，第二光电转换器与第二放大器连接，第三光电转换器与第三放大器连接。
优选的，上述激光器为Nd：YAG激光器，所述计数器为光子计数器，所述计算机为信号处理计算机。
优选的，上述激光器发出的激光依次经过第一折射镜、第二折射镜到达分光镜，经分光镜分光后一部分通过扩束器后射向大气，一部分通过延时信号发生器到达计数器和A/D卡。
优选的，上述望远镜接收激光与大气相互作用产生的后向散射光后聚焦到小孔光阑，再经过光纤导入到双光栅单色仪。
本实用新型提供的纯转动散射激光雷达系统结构简单、体积小、使用方便，解决了目前该领域存在的相应问题，并且经过试验论证，避免了传统的误差，提高了反演精度。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
附图标记：1-激光器；2-第一折射镜；3-第二折射镜；4-分光镜；5-扩束器；6-延时信号发生器；7-望远镜；8-小孔光阑；9-光纤；10-双光栅单色仪；11-第一光电转换器；12-第二光电转换器；13-第三光电转换器；14-第一放大器；15-第二放大器；16-第三放大器；17-计数器；18-A/D卡；19-计算机。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1是本实用新型的纯转动散射激光雷达系统，雷达系统包括激光器1、分光镜4、扩束器5、延时信号发生器6、望远镜7、小孔光阑8、双光栅单色仪10、光电转换器、放大器、计数器17、A/D卡18和计算机19，所述激光器1依次连接分光镜4、扩束器5和延时信号发生器6，所述小孔光阑8通过光纤9依次连接光电转换器、放大器、计数器17、A/D卡18和计算机19。光电转换器包括并列设置的第一光电转换器11、第二光电转换器12和第三光电转换器13，所述放大器包括并列设置的第一放大器14、第二放大器15和第三放大器16。第一光电转换器11与第一放大器14连接，第二光电转换器12与第二放大器15连接，第三光电转换器13与第三放大器16连接。激光器1为Nd：YAG激光器，所述计数器17为光子计数器，所述计算机19为信号处理计算机。激光器1发出的激光依次经过第一折射镜2、第二折射镜3到达分光镜4，经分光镜4分光后一部分通过扩束器5后射向大气，一部分通过延时信号发生器6到达计数器17和A/D卡18。望远镜7接收激光与大气相互作用产生的后向散射光后聚焦到小孔光阑8，再经过光纤9导入到双光栅单色仪10。
本实用新型的工作原理是：激光器1发射的激光脉冲通过扩束器5(四倍扩束)准直后射向大气，同时分出一部分光通过光纤导入延时信号发生器6，延时信号发生6器按照设定好的延迟时间同时给光子计数器17和A/D卡18发射触发脉冲。望远镜7接收激光与大气相互作用产生的后向散射光，聚焦到小孔光阑8，再经过光纤9导入双光栅单色仪10，分离出对应转动量子数(J＝6、J＝12)的拉曼散射回波和米散射回波信号，高低阶转动拉曼信号经过光电转换和放大器放大后，进入光子计数器17；米散射信号经过光电转换和放大后进入A/D卡18。光子计数器17和A/D卡18在接收到延迟信号发生器6的触发信号后，开始对回波信号进行时序采集，光子计数器17采集到的是光子数，A/D卡18记录的是回波电压值，然后将记录的数据送往信号处理计算机19。信号处理计算机19中装有采集控制软件，可以设置采集卡的空间分辨率，积分时间等参数，并实时监测探测到的信号。之后用反演软件对得到的数据进行处理。
本实用新型提供的纯转动散射激光雷达系统结构简单、体积小、使用方便，解决了目前该领域存在的相应问题，并且经过试验论证，避免了传统的误差，提高了反演精度。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述雷达系统包括激光器(1)、分光镜(4)、扩束器(5)、延时信号发生器(6)、望远镜(7)、小孔光阑(8)、双光栅单色仪(10)、光电转换器、放大器、计数器(17)、A/D卡(18)和计算机(19)，所述激光器(1)依次连接分光镜(4)、扩束器(5)和延时信号发生器(6)，所述小孔光阑(8)通过光纤(9)依次连接光电转换器、放大器、计数器(17)、A/D卡(18)和计算机(19)。
2.根据权利要求1所述的纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述光电转换器包括并列设置的第一光电转换器(11)、第二光电转换器(12)和第三光电转换器(13)，所述放大器包括并列设置的第一放大器(14)、第二放大器(15)和第三放大器(16)。
3.根据权利要求2所述的纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述第一光电转换器(11)与第一放大器(14)连接，第二光电转换器(12)与第二放大器(15)连接，第三光电转换器(13)与第三放大器(16)连接。
4.根据权利要求1所述的纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述激光器(1)为Nd：YAG激光器，所述计数器(17)为光子计数器，所述计算机(19)为信号处理计算机。
5.根据权利要求1所述的纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述激光器(1)发出的激光依次经过第一折射镜(2)、第二折射镜(3)到达分光镜(4)，经分光镜(4)分光后一部分通过扩束器(5)后射向大气，一部分通过延时信号发生器(6)到达计数器(17)和A/D卡(18)。
6.根据权利要求1所述的纯转动散射激光雷达系统，其特征在于：所述望远镜(7)接收激光与大气相互作用产生的后向散射光后聚焦到小孔光阑(8)，再经过光纤(9)导入到双光栅单色仪(10)。
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| CN106772441A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 武汉大学 | 一种紫外纯转动拉曼测温激光雷达系统 |
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2015
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