[發明專利]一種自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統及其反演方法

有效

• 申請號: 201810053745.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108169767B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李仕春;華燈鑫;李啟蒙;辛文輝
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開的自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統及其反演方法，包括依次連接的脈沖激光器和準直擴束器，沿準直擴束器的光路出射方向依次設置有分光鏡、反射鏡，分光鏡反射光路方向上設置有光電檢測器，還包括有望遠鏡，望遠鏡的輸出光口固定有光纖耦合器，反射鏡位于望遠鏡的筒口處，光纖耦合器依次連接有一級光譜分光系統、二級光譜分光的相對探測系統、系統控制處理平臺，一級光譜分光系統和系統控制處理平臺之間還連接有二級光譜分光的絕對探測系統，系統控制處理平臺分別與脈沖激光器、光電檢測器連接。兼具相對探測距離遠和絕對探測無需校正的優勢，具備白天探測的能力，能實現自校正全天時的大氣溫度遙感探測。

技術領域

本發明屬于遙感測溫系統技術領域，涉及一種自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統，本發明還涉及上述自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統的反演方法。

背景技術

大氣溫度是重要的大氣狀態參數之一，目前，由于轉動拉曼激光雷達利用大氣的拉曼散射信號反演大氣溫度，可消除大氣底層氣溶膠消光影響，因此特別適用于探測對流層大氣溫度廓線。但是，現有轉動拉曼激光雷達系統都需要無線電探空儀等并行設備的實驗數據進行數據校正，這不利于轉動拉曼激光雷達作為獨立儀器進行大氣溫度探測，限制了轉動拉曼激光雷達的實用化進程。

而目前絕對探測大氣溫度的轉動拉曼激光雷達技術，將并行儀器校正轉換為室內實驗調整校正，利用多路轉動拉曼光譜信號，通過轉動拉曼光譜包絡直接反演大氣溫度。雖然解決了轉動拉曼激光雷達需要并行儀器校正的問題，但是由于該系統采用單模光纖的光纖光柵技術，很難將探測距離延伸至對流層頂。另外，由于該系統沒有高效率地濾除太陽背景噪聲，不能開展白天溫度廓線的遙感探測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統，能夠獨立進行全天時的大氣溫度遙感探測。

本發明所采用的技術方案是，一種自校正轉動拉曼激光雷達測溫系統，包括依次連接的脈沖激光器和準直擴束器，沿準直擴束器的光路出射方向依次設置有分光鏡、反射鏡，分光鏡反射光路方向上設置有光電檢測器，

還包括有望遠鏡，望遠鏡的輸出光口固定有光纖耦合器，反射鏡位于望遠鏡的筒口處，光纖耦合器依次連接有一級光譜分光系統、二級光譜分光的相對探測系統、系統控制處理平臺，一級光譜分光系統和系統控制處理平臺之間還連接有二級光譜分光的絕對探測系統，系統控制處理平臺分別與脈沖激光器、光電檢測器連接。

本發明的特點還在于，

光纖耦合器通過接收光纖與一級光譜分光系統連接，一級光譜分光系統通過第一連接光纖與二級光譜分光的相對探測系統連接，一級光譜分光系統通過第二連接光纖與二級光譜分光的絕對探測系統連接；系統控制處理平臺通過第一連接電纜與二級光譜分光的絕對探測系統連接；系統控制處理平臺通過第二連接電纜與二級光譜分光的相對探測系統連接，系統控制處理平臺通過第三連接電纜與光電檢測器連接，系統控制處理平臺通過第四連接電纜與脈沖激光器連接。

接收光纖、第一連接光纖及第二連接光纖均為多模光纖，且其纖芯直徑為0.4mm，數值孔徑為0.22mm。

一級光譜分光系統包括沿出射光路方向依次設置的第一準直透鏡、F-P光譜梳濾光器、第一會聚透鏡、小孔光闌、第二準直透鏡及第一衍射光柵，第一準直透鏡位于一級光譜分光系統上靠近接收光纖的位置，第一連接光纖和第二連接光纖的輸入端面與小孔光闌均位于第二準直透鏡的焦平面上。

第一連接光纖和第二連接光纖的纖芯中心呈對稱設置，小孔光闌中心與第二準直透鏡焦點連線的延長線為第一連接光纖和第二連接光纖的對稱線。

一級光譜分光系統包括沿出射光路方向依次設置的第一準直透鏡、F-P光譜梳濾光器、長波通二向色鏡及第二會聚透鏡，長波通二向色鏡反射光路方向上設置有第三會聚透鏡；