[發明專利]一種高精度大氣透過率測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201310276257.5
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103344614A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 程寅;劉文清;桂華僑;劉建國;陸亦懷;苗少寶
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;顧煒

1.一種高精度大氣透過率測量裝置，其特征在于包括：激光器（1）、激光器尾纖（2）、第一光纖切換開光單元（3）、第一光纖（4）、發射端控制信號線（5）、光纖衰減器（6）、第二光纖（7）、光纖準直器（8）、第三光纖（9）、測量光路（10）、光纖接收準直器（11）、脈沖發生器（12）、第四光纖（13）、第二光纖切換開光單元（14）、接收端控制信號線（15）、探測器光纖（16）、探測器單元（17）、鎖定放大器單元（18）、信號處理單元（19）；所述的激光器（1）通過激光器尾纖（2）連接至第一光纖切換開關單元（3）的輸入端；所述的第一光纖切換開關單元（3）的輸出端分別通過第一光纖（4）連接至光纖衰減器（6）、第二光纖（7）連接光纖準直器（8）；所述的光纖接收準直器（11）在光纖準直器（8）的對面，接收通過光纖準直器（8）發出的激光，之間作為被測的大氣空間；所述的光纖接收準直器（11）通過第四光纖（13）連接到第二光纖切換開關單元（14）輸入端；所述的光纖衰減器（6）通過第三光纖（9）也連接到第二光纖切換開關單元（14）輸入端；所述的第二光纖切換開關單元（14）輸出端通過探測器光纖（16）連接到探測器單元（17），探測器轉換后的電信號傳輸至鎖定放大器單元（18）上進行解調，解調后的信號傳輸至信號處理單元（19）通過相應的算法處理，計算大氣透過率和消光系數；所述的脈沖發生器（12）通過發射端控制線（5）、接收端控制線（16）連接至第一光纖切換開關單元（3）、第二光纖切換開關單元（14）、鎖定放大器單元（18），發送脈沖控制信號控制光纖切換開光單元和提供鎖定放大器的參考信號。

2.根據權利要求1所述的高精度大氣透過率測量裝置，其特征于：所述激光器（1）采用帶單模尾纖輸出的半導體激光器，能夠容易地實現高耦合效率的激光輸出。

3.一種高精度大氣透過率測量方法，其特征在于：實現步驟為：采用權利要求1所述的測量裝置時，激光器（1）發出的激光經過激光器尾纖（2）后進入第一光纖切換開關單元（3），在脈沖發生器（12）的脈沖控制下，第一光纖切換開關單元（3）把輸入的激光輪流切換輸出：激光通過第一光纖（4）輸入至光纖衰減器（6）并經過其衰減后通過第三光纖（9）進入第二光纖切換開關單元（14），并被導入至探測器光纖（16），作為監視光源強度的參考光；通過第二光纖（7）進入光纖準直器（8），經過光纖準直器（8）準直后進入開放空間作為測量光，測量光經過大氣衰減的后進入光纖接收準直器（11），并通過第四光纖（13）導入至第二光纖切換開關單元（14）；第二光纖切換開關單元（14）在脈沖發生器（12）的脈沖控制下，把參考光、測量光輪流通過探測器光纖（16）導入到探測器單元（17）中，進過光電轉化和前置放大后進入鎖定放大器（18），并通過脈沖發生器（12）的脈沖處理后作為檢波的參考信號，對輸入的參考光信號、測量光信號進行相敏檢波，得到測量光信號強度值V_C和參考光信號強度值V_R，并由信號處理單元（19）進行相應的算法處理，計算大氣透過率和消光系數；所述的相應算法為：光纖衰減器的衰減系數a是已知的，通過的測量光信號強度值V_C、參考光信號強度值V_R，得到大氣透過率τ：

τ=a·VCVR]]>

當發射端和接收端之間的距離L，可以得到該段距離上的大氣消光系數σ：

σ=-1Lln(a·VCVR).]]>