[發明專利]大氣二氧化硫和臭氧廓線拉曼-瑞利/米多功能激光雷達測量裝置及探測方法有效
| 申請號： | 201210105749.3 | 申請日： | 2012-04-11 |
| 公開（公告）號： | CN102628946A | 公開（公告）日： | 2012-08-08 |
| 發明（設計）人： | 曹念文;施建中;楊豐愷;周昭明 | 申請（專利權）人： | 南京信息工程大學 |
| 主分類號： | G01S17/88 | 分類號： | G01S17/88 |
| 代理公司： | 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238 | 代理人： | 張立榮;裴詠萍 |
| 地址： | 210044 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 大氣 二氧化硫 臭氧 廓線拉曼 瑞利 多功能 激光雷達 測量 裝置 探測 方法 | ||
1.大氣二氧化硫和臭氧廓線拉曼-瑞利/米多功能激光雷達測量裝置，該裝置包括：
光路、數據采集單元、主控計算機，所述光路前部依次包括：激光發射器、擴束器、反射鏡、接收望遠鏡和準直鏡，光路的后部接收分別為分色鏡、半反半透鏡和全反鏡；
所述分色鏡的分光送入光電探測器A，半反半透鏡的反射光送入光電探測器B，全反鏡的反射光送入光電探測器C，光電探測器A、B經數據采集單元與主控制計算機相連，光電探測器C經A/D轉數據換采集單元與主控計算機相連，所述光電探測器A、B均設有門控單元，各門控單元分別與主控計算機相連。
2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征是：所述激光發射器采用Nd:YAG激光器。
3.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征是：所述光電控制器A、B、C采用光電倍增管。
4.根據權利要求3所述的測量裝置，其特征是：所述門控單為光電倍增管門控電路；所述數據采集單元為光子計數卡。
5.一種探測方法，包括以下步驟：
Nd:YAG激光器的二倍頻532nm和四倍頻266nm光經過擴束鏡擴束后，再經過反射鏡垂直反射進入大氣，激光在大氣中發生瑞利、拉曼和米散射，散射光被望遠鏡接受，聚焦在望遠鏡的焦點上，再經過準直鏡準直后被分色鏡、半反半透鏡和全反鏡，分別進入拉曼和瑞利/米通道，
散射光中的氮拉曼光607nm被第一分色鏡分出進入拉曼通道，由光電探測器A探測后經數據采集單元送入主控計算機，測得拉曼散射回波信號強度P(z)；
散射光中的532nm光經半反半透鏡反射后進入瑞利通道，由光電探測器B探測后經數據采集單元送入主控計算機，測得高空瑞利散射回波信號強度Q(z)；
散射光中的532nm光經半反半透鏡透射光鏡全反鏡反射進入米通道，由光電探測器C探測后經A/D轉換數據采集單元送入主控計算機，測得低空米散射回波信號強度Q(z)；
將拉曼通道607nm的拉曼散射回波信號P(z)和瑞利/米通道532nm的散射回波信號Q(z)代入伯努利方程組：
其中P(z)為拉曼回波信號強度，Q(z)為瑞利/米回波信號強度，x為氣溶膠消光系數，y為臭氧濃度，k與k1為常數，z為激光傳輸的高度；
利用方程組(1)，(2)，解方程組得到大氣臭氧的含量隨高度變化的分布廓線。
6.根據權利要求5所述探測方法，還包括以下步驟：
散射光中的266nm光經半反半透鏡反射后進入瑞利通道，由光電探測器B探測，經數據采集單元送入主控計算機，測得瑞利散射)回波信號強度Q(z)；
散射光中的266nm光經半反半透鏡透射后，由全反鏡反射進入米通道，由光電探測器C探測，經A/D轉換數據采集單元送入主控計算機，測得米散射回波信號強度Q(z)
從以上兩回波信號中反演總吸收引起的總消光；
從總消光中扣除純凈大氣臭氧吸收引起的消光，得到二氧化硫吸收引起的消光，再根據二氧化硫在266nm處的吸收截面，得到準確二氧化硫的含量隨高度的分布廓線。
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