[實用新型]一種測量云水含量的激光雷達探測系統

有效

• 申請號: 201220551007.9
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN202837189U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 卜令兵;黃興友;莊一洲;邵楠清;田力
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01S17/95
• 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

技術領域：

本實用新型設計了一種測量云水含量的激光雷達探測系統。

背景技術：

云的形成和演變，是大氣中運動過程的具體表現，是預示著未來天氣變化的重要征兆，借助云的觀測，對正確判斷大氣運動狀況，特別是對短期臨近天氣預報有重要意義。人工影響天氣方面，只有全面掌握云的參數信息才能更為有效的進行人工影響天氣活動。氣候研究方面，云具有輻射強迫作用，影響地球系統的收支平衡，進而影響氣候變化。研究表明，云輻射導致的全球溫度變化比二氧化碳的影響大3倍還要多。在模式研究方面，云的物理特性及過程也是一個重要的話題，云信息的正確參數化對全球模式及區域天氣預報模式十分重要。云的參數可以從地面觀測也可以天基形式觀測,?因此，云參數信息如云高、云厚、云的微物理特征，是檢驗數值天氣預報和天氣模型的重要依據。

用于云和氣溶膠探測的微脈沖激光雷達在國外起步較早，非球形粒子退偏這一技術在國外相對也比較成熟，美國和歐洲的幾項觀測計劃中相關站點大都有偏振激光雷達。具有偏振通道的拉曼激光雷達可以定性的描述云中水的相態，但要準確的獲取水汽中的水含量需要用到水的光譜學知識（吸收光譜或拉曼散射光譜）。水汽拉曼激光雷達比水汽差分吸收激光雷達在系統復雜性、造價等方面具有優勢，因此，國內外水汽拉曼激光雷達方面的研究較多。水汽拉曼激光雷達主要測量大氣里面的水汽含量，而在云體內部，水的存在相態以液態水和固態水為主，目前為止，申請人尚未查到以云中固、液態水為探測對象激光雷達系統。

實用新型內容：

本實用新型目的在于提供一種測量云水含量的激光雷達探測系統。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種測量云水含量的激光雷達探測系統，該探測系統包括：

主控系統、激光發射系統、激光接收系統、光電探測系統和數據采集系統，其特征是：所述光電探測系統分為四個探測通道。

數據采集系統設有兩個光子計數卡和一個AD采集卡。

所述激光接收系統采用Meade?LX200望遠鏡。

四個探測通道中每一個探測通道包含有一片透鏡，一片濾光片和一個光電倍增管。四個探測通道的濾光片的透過中心波長不同，第一至第4通道分別為355nm，401nm，404nm，386.7nm，355nm對應彈性散射波長，401nm對應固態水拉曼散射波長，404nm對應液態水拉曼散射波長，386.7nm對應大氣中的氮氣拉曼散射波長。

本實用新型與現有技術相比具有的優點在于：

1、本實用新型利用窄帶濾光片實現4個通道的拉曼信號分離探測，可對云中水的固、液態含量進行有效探測，填補國內云中水相態探測的空白。

2、采用該套系統，可以實現對云中水相態的高空間分辨率和高時間分辨率的探測。

3、采用本系統可以實施全天候無人值守監控。

附圖說明：

圖1為本實用新型的系統框圖。

圖2為本實用新型主要部分的光路圖。

圖2中：L為透鏡；BS?為濾光片組；F?為濾光片組盤；M為全反鏡；通道1為彈性散射通道；通道2為液態水探測通道；通道3為固態水探測通道；通道4為氮氣拉曼通道；PMT為光電倍增管。

具體實施方式：

如圖1、圖2所示，本實用新型由主控系統，激光發射系統、激光接收系統，光電探測系統、數據采集系統組成。各個系統獨立單元，整體由主控系統計算機進行控制，保證系統穩定性。激光發射系統采用一臺SureliteⅡ-20激光器和全反鏡M1，激光器發射波長為355nm。激光接收系統采用高反光效率的Meade?LX200望遠鏡及窄帶濾光片等后繼光路。主控系統由主控計算機完成數據的分析與處理。本實用新型還包括激光器電源和光電倍增管電源即PMT電源。