[發明專利]一種大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置

在審

• 申請號: 201610529966.3
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN107037446A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張毅;萬學平;孫新會;王界
• 申請（專利權）人: 無錫中科光電技術有限公司
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/481
• 代理公司: 無錫市朗高知識產權代理有限公司32262
• 代理人: 趙華

技術領域

本發明涉及激光雷達裝置，具體的說是一種大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置。

背景技術

近年來，霧霾越來越嚴重，嚴重影響生活與出行，普通的地基在線監測設備只能獲得幾百米以下的數據，無法實現1km以上的探空，大氣顆粒物激光雷達彌補了這一缺陷，可以探測距離地面100m-30km的大氣顆粒物分布狀況，定性分析其時空演變特征。

目前大氣顆粒物監測激光雷達主要分為兩類，高能激光雷達和微脈沖激光雷達，高能激光雷達單脈沖能量10mJ以上，重復頻率50Hz以下，能量大可以有效擊穿邊界層，符合重污染天氣下監測要求；微脈沖激光雷達單脈沖能量100uJ以下，重復頻率1kHz以上，體積小、成本低，但是由于其能量低，在重污染天氣下無法獲得好的監測數據。無論是高能激光雷達還是微脈沖激光雷達，由于平均功率低，都需要較長的時間獲得一條有效廓線數據，時間分辨率30s以上，無法滿足監測車邊快速行駛邊觀測的要求，只能定點或者時速30km/h以下的時候使用，在高速公路上使用就有局限性。掃描雷達大多使用的是掃描架的方式，這種掃描方式無法避免線纜拖拽的問題，所以掃描范圍小，不能達到水平0-360度、垂直0-360度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置。本發明能夠定點垂直觀測、掃描觀測和斜程觀測，能夠走航垂直觀測和斜程觀測，能夠獲得大氣顆粒物的立體分布廓線，結合地理信息模塊區域掃描時能夠快速溯源，找到污染源位置，走航觀測能夠跟蹤污染團變化，監測擴散趨勢，結合風場信息能夠計算輸送通量，為環保、氣象等部門進行業務支撐。

本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的：

一種大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置，包括：光學發射裝置1、光學接收裝置2、掃描裝置3、信號采集與處理裝置4和拍照模塊5；

所述光學接收裝置2設置在光學發射裝置1的正前方，所述掃描裝置3設置在光學接收裝置2的前方，所述信號采集與處理裝置4連接在光學接收裝置2上；

所述拍照模塊5連接在信號采集與處理裝置4上。

優先的，所述光學發射裝置1包括：激光器11和準直擴束鏡組12；

所述激光器11上固定有準直擴束鏡組12。

優先的，所述光學接收裝置2包括：望遠鏡21和后繼光學模塊22；

所述后繼光學模塊22內置于望遠鏡21中，所述望遠鏡21內置有管狀部件211。

優先的，所述掃描裝置3包括：光線入射通道31、一對掃描振鏡32、光線傳輸通道33、定位模塊34和光線出射通道35；

所述光線入射通道31設置在光學接收裝置2正上方，所述光線傳輸通道33傾斜的設置在光線入射通道31上方，所述一對掃描振鏡32平行的固定在光線傳輸通道33內，所述光線出射通道35設置在光線傳輸通道33上方，所述定位模塊34設置在掃描裝置3內。

優先的，所述信號采集與處理裝置4包括：光電探測器41、信號放大模塊42、數據采集模塊43、數據處理模塊44、中央處理器45和地理信息模塊441；

所述光電探測器41、信號放大模塊42、數據采集模塊43和數據處理模塊44連接在中央處理器45上；所述數據處理模塊44上還連接有地理信息模塊441。

優先的，還包括環境識別傳感器6，所述環境識別傳感器6連接在信號采集與處理裝置4上。

本發明的有益效果：能夠定點垂直觀測、掃描觀測和斜程觀測，能夠走航垂直觀測和斜程觀測，能夠獲得大氣顆粒物的立體分布廓線，結合地理信息模塊區域掃描時能夠快速溯源，找到污染源位置，走航觀測能夠跟蹤污染團變化，監測擴散趨勢，結合風場信息能夠計算輸送通量，為環保、氣象等部門進行業務支撐。

附圖說明

圖1為本發明的大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置結構示意圖；

圖2為本發明的大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置的光學發射裝置示意圖，圖中僅保留了激光器和擴束鏡結構；

圖3為本發明的大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置的信號傳輸結構框圖；

圖4為本發明的大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置的信號采集與處理裝置的結構框圖；

圖5為本發明的大氣顆粒物走航觀測激光雷達裝置的實施例的夜晚和白天大氣后向散射回波信號的信噪比廓線；

圖中：

1- 光學發射裝置，11- 激光器，12- 準直擴束鏡組；

2- 光學接收裝置，21- 望遠鏡，211- 管狀部件，22- 后繼光學模塊；