[發明專利]氣象觀測用激光雷達

在審

• 申請號: 201980065346.0
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN112840188A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 長谷川壽一;竹內榮治;塚本誠;矢吹正教
• 申請（專利權）人: 英弘精機株式會社
• 主分類號: G01J3/44
• 分類號: G01J3/44;G01N21/65;G01S17/95;G01W1/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;霍玉娟

本發明提供一種氣象觀測用激光雷達，通過專門去除彈性散射光，而不去除旋轉拉曼散射光地進行檢測，能夠以高精度實施氣象觀測。實施方式的氣象觀測激光雷達是觀測激光的散射光的氣象觀測激光雷達，具備：衍射光柵(208)，其根據散射光所包含的旋轉拉曼散射光的波長使旋轉拉曼散射光衍射；檢測器(222)，其對衍射后的旋轉拉曼散射光進行檢測；以及去除元件(212)，其專門去除散射光所包含的特定波長的彈性散射光。

技術領域

本發明涉及氣象觀測用激光雷達。

背景技術

近年來，局部暴雨等異常氣象持續發生，期望提高氣象預測的精度而在早期階段預測異常氣象的發生，采取對策。已知為了提高氣象預測精度，除了地表的各種氣象要素的觀測、利用雷達的上空的觀測以外，觀測大氣邊界層內的氣溫、水蒸氣濃度、風向/風速的垂直分布，將該數據投入到氣象預報模型中進行計算是有效的。

近年來，作為用于觀測上空的氣溫分布、水蒸氣濃度、風向/風速的觀測手段而使用激光雷達。例如，測量風向/風速的激光雷達作為多普勒激光雷達而被產品化，在風力發電站的建設時用于進行風況調查等。

另一方面，作為測量上空的氣溫分布、水蒸氣濃度的觀測裝置，拉曼激光雷達受到關注。拉曼激光雷達是向上空照射某一波長的激光并測定基于大氣分子的拉曼散射光的觀測裝置。例如，有使用了作為處于UVC區域(波長200～280nm)的YAG激光的4倍波的波長266nm的拉曼激光雷達(參照下述非專利文獻1)。在使用該波長的激光時，基于大氣中的H₂O、N₂的拉曼散射光的波長分別為295nm、284nm。波長300nm以下的太陽光被上空的臭氧層(高度10～50km)吸收，幾乎無法到達地表，太陽光難以成為噪聲。因此，根據上述拉曼激光雷達，能夠不受太陽光的影響，即使在白天也能夠進行氣象觀測。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：M.Froidevaux、其他6名、“A new lidar for water vapor andtemperature measurements in the Atmospheric Boundary Layer”、AsiaFluxNewsletter Issue 28、13-17、2009年3月

發明內容

發明所要解決的問題

在此，在拉曼激光雷達中，在將旋轉拉曼散射光作為測定對象的情況下，旋轉拉曼散射光是不受拉曼效應而散射的光，與同時觀測到的彈性散射光(米氏散射光等)相比，非常弱，為10^-7以下。另外，由于旋轉拉曼散射光的波長與彈性散射光的波長相比只有1nm以下的波長的差而非常接近，因此難以分離旋轉拉曼散射光和彈性散射光。

在當前產品化的拉曼激光雷達中，在利用衍射光柵對散射光進行分光之后，利用反射鏡等光學單元去除包含彈性散射光的波長較長的區域的旋轉拉曼散射光，取出兩個波長較短的區域的旋轉拉曼散射光來檢測兩者的強度比，從而得到氣溫等的氣象觀測信息。

但是，在這樣的方法中，由于僅利用原本只有微弱的散射光的旋轉拉曼散射光的一部分，因此在檢測相鄰或接近的波長的檢測器的輸出信號中產生串擾，因此存在測定精度不高的問題。

因此，在實施方式中，目的在于提供一種測定精度高的氣象觀測用激光雷達。

用于解決問題的手段

一個方式所涉及的氣象觀測用激光雷達是觀測激光的散射光的氣象觀測激光雷達，具備：衍射光柵，其使散射光所包含的旋轉拉曼散射光衍射；檢測器，其對衍射后的所述旋轉拉曼散射光進行檢測；以及去除元件，其專門去除所述散射光所包含的彈性散射光。

發明效果

根據上述方式，由于專門去除彈性散射光，而不去除旋轉拉曼散射光地進行檢測，因此能夠以高精度實施氣象觀測。