[發(fā)明專利]碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310278520.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103344610A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邱寧
• 主分類號(hào): G01N21/49
• 分類號(hào): G01N21/49
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置和方法，屬于大氣能見度檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的前向散射能見度檢測(cè)裝置有兩種：只有一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端或者具有兩個(gè)發(fā)射端和兩個(gè)接收端。兩種前向散射能見度測(cè)量?jī)x均存在光信號(hào)的檢測(cè)步驟。相對(duì)入射光線的光強(qiáng)接收到的散射光強(qiáng)度要低很多，甚至日光燈光等背景光線也要比散射光線強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，散射光信號(hào)通常會(huì)深埋在噪聲中，這樣不僅降低了檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)也給系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果帶來了非常大的誤差，因此要將散射信號(hào)從背景噪聲中分離出來就必須用到微弱信號(hào)的檢測(cè)方法。

微弱信號(hào)的檢測(cè)方法是在分析信號(hào)的規(guī)律(如自相關(guān)性、周期性、頻譜等)和研究噪聲的特點(diǎn)(如幅度、頻率、統(tǒng)計(jì)特性等)的基礎(chǔ)上，然后利用相關(guān)信號(hào)處理方法，將強(qiáng)噪聲背景下的微弱信號(hào)提取并檢測(cè)出來。在弱信號(hào)的檢測(cè)中，信號(hào)往往很小，而且伴隨的背景噪聲很大，即被測(cè)量的信號(hào)信噪比很低。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是用壓縮帶寬來改善信噪比的，從噪聲中設(shè)法檢測(cè)出有用信號(hào)（現(xiàn)有技術(shù)一）。而常常用到的帶通濾波器和選頻諧振放大器就是很好的例子：如果被測(cè)信號(hào)為單頻信號(hào)并且頻率已知，則我們只要將帶通濾波器的中心頻率設(shè)計(jì)到和被測(cè)信號(hào)相同的頻率，并壓縮帶通濾波器的帶寬來提高Q值，就可以使頻譜分布在通帶兩側(cè)的噪聲受到抑制，從而提高信號(hào)的信噪比。但是高Q值的帶通濾波器在設(shè)計(jì)上較難實(shí)現(xiàn)，并且中心頻率也不太穩(wěn)定，而且Q值隨信號(hào)頻率的變化而改變，因此常規(guī)的帶通濾波器或者選頻諧振放大器對(duì)噪聲的抑制作用是有限的。

鎖相放大器(Lock-in?Amplifier)是利用信號(hào)具有自相關(guān)性而信號(hào)與噪聲間沒有相關(guān)性的性質(zhì)來提取有用信號(hào)濾出噪聲的具體應(yīng)用,它具有非常強(qiáng)的噪聲抑制能力可將深埋在噪聲中的微弱信號(hào)檢測(cè)出來，且不存在普通帶通濾波器很難做出很高品質(zhì)因數(shù)的缺點(diǎn)。

綜上所述：現(xiàn)有技術(shù)方案主要有以下不足：1）采用帶通濾波器或者鎖相放大器均涉及較多模擬電路器件，不易控制參數(shù)的一致性；2）對(duì)濾波器和鎖相放大器有較高的精度要求，不利于降低整體解決方案的成本；3）性能指標(biāo)取決于各種復(fù)雜的影響因素，不利于簡(jiǎn)化方案設(shè)計(jì)；4）在引入了雙通道技術(shù)后，兩個(gè)發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)會(huì)互相干擾，無法對(duì)雙通道進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置和方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置，包括第一發(fā)射端、第一接收端、第二發(fā)射端、第二接收端,第一擴(kuò)頻碼發(fā)生器、第二擴(kuò)頻碼發(fā)生器，其中，

所述第一發(fā)射端、第二發(fā)射端結(jié)構(gòu)相同，包括擴(kuò)頻調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)電路、光發(fā)射器，所述驅(qū)動(dòng)電路輸入端與所述擴(kuò)頻調(diào)制器輸出端連接，所述光發(fā)射器與所述驅(qū)動(dòng)電路輸出端連接；

所述第一接收端、第二接收端結(jié)構(gòu)相同，包括光信號(hào)處理器、第一擴(kuò)頻解調(diào)裝置、第二擴(kuò)頻解調(diào)裝置，所述第一擴(kuò)頻解調(diào)裝置、第二擴(kuò)頻解調(diào)裝置的第一輸入端分別與所述光信號(hào)處理器輸出端連接；

所述第一發(fā)射端中的擴(kuò)頻調(diào)制器輸入端，所述第一、第二接收端中的第一擴(kuò)頻解調(diào)裝置的第二輸入端分別與所述第一擴(kuò)頻碼發(fā)生器輸出端連接；

所述第二發(fā)射端中的擴(kuò)頻調(diào)制器輸入端，所述第一、第二接收端中的第二擴(kuò)頻解調(diào)裝置的第二輸入端分別與所述第二擴(kuò)頻碼發(fā)生器輸出端連接。

所述碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置中,光信號(hào)處理器包括:依次連接的光電探測(cè)器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

利用所述碼分多址前向散射能見度檢測(cè)裝置檢測(cè)能見度的方法，包括如下步驟：

步驟1，第一擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生第一正交擴(kuò)頻碼序列，第二擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生第二正交擴(kuò)頻碼序列，所述第一正交擴(kuò)頻碼序列、第二正交擴(kuò)頻碼序列不相關(guān)；

步驟2，第一發(fā)射端發(fā)射具有第一正交擴(kuò)頻碼序列特征的紅外線，第二發(fā)射端發(fā)射具有第二正交擴(kuò)頻碼序列特征的紅外線；

步驟3，接收端處理接收到的紅外光，得到前向散射信號(hào)和直達(dá)信號(hào)，具體包括如下步驟：

步驟3-1，光信號(hào)處理器對(duì)接收的紅外線做光電轉(zhuǎn)換處理得到被測(cè)信號(hào)；

步驟3-2，擴(kuò)頻調(diào)制裝置以第一正交擴(kuò)頻碼序列、第二正交擴(kuò)頻碼為參考量，與被測(cè)信號(hào)做相關(guān)求和運(yùn)算，得到前向散射信號(hào)和直達(dá)信號(hào)；

步驟4，采集第一接收端以及第二接收端的輸出信號(hào)，計(jì)算出大氣能見度。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

(1)避免用帶通濾波器以及鎖相放大器處理微弱信號(hào)，保證了控制參數(shù)的一致性，降低了能見度檢測(cè)裝置的制造成本；