[發(fā)明專利]基于轉(zhuǎn)動拉曼-多普勒機制的風(fēng)溫探測激光雷達(dá)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110030088.1
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112859112A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亞娟;楊勇;林鑫;季凱俊;王積勤;夏媛;張磊;程學(xué)武;鄭金州;劉林美;李發(fā)泉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京曉莊學(xué)院;中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/481;G01K11/00;G01J3/44
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.基于轉(zhuǎn)動拉曼-多普勒機制的風(fēng)溫探測激光雷達(dá)，包括單縱模脈沖激光器(1)，其特征在于，單縱模脈沖激光器(1)輸出單縱模脈沖激光，單縱模脈沖激光經(jīng)第一分束鏡(2)分束獲得第一反射光和第一透射光，第一反射光入射穩(wěn)頻器(3)，穩(wěn)頻器(3)根據(jù)第一反射光輸出反饋信號連接到單縱模脈沖激光器(1)進行穩(wěn)頻控制，第一透射光依次經(jīng)擴束鏡(4)和轉(zhuǎn)向鏡(5)后射向大氣。

接收望遠(yuǎn)鏡(6)接收后向散射回波信號，散射回波信號依次經(jīng)準(zhǔn)直鏡(8)和濾光片(9)準(zhǔn)直濾光后，再經(jīng)過第二分束鏡(10)獲得第二反射光和第二透射光，第二透射光經(jīng)過第三分束鏡(11)獲得第三反射光和第三透射光，第二反射光依次經(jīng)過第一鑒頻器(12)和第一會聚透鏡(13)入射第一光電探測器(14)；第三反射光依次經(jīng)過第二鑒頻器(15)和第二會聚透鏡(16)入射第二光電探測器(17)；第三透射光經(jīng)過第三會聚透鏡(18)入射第三光電探測器(19)，第一光電探測器(14)、第二光電探測器(17)和第三光電探測器(19)的輸出端分別連接到數(shù)據(jù)采集器(20)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動拉曼-多普勒機制的風(fēng)溫探測激光雷達(dá)，其特征在于，還包括接收端置于望遠(yuǎn)鏡(6)的焦點并與望遠(yuǎn)鏡(6)同軸的光纖(7)，光纖(7)輸出端置于準(zhǔn)直鏡(8)的焦點并與準(zhǔn)直鏡(8)和濾光片(9)同軸。

3.基于轉(zhuǎn)動拉曼-多普勒機制的風(fēng)溫探測方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1所述的基于轉(zhuǎn)動拉曼-多普勒機制的風(fēng)溫探測激光雷達(dá)裝置，包括以下步驟：

步驟1、單縱模脈沖激光器(1)輸出單縱模脈沖激光，單縱模脈沖激光經(jīng)第一分束鏡(2)分束獲得第一反射光和第一透射光；

步驟2、第一反射光入射穩(wěn)頻器(3)，穩(wěn)頻器(3)根據(jù)第一反射光對單縱模脈沖激光器(1)進行穩(wěn)頻控制；

步驟3、第一透射光依次經(jīng)擴束鏡(4)和轉(zhuǎn)向鏡(5)后垂直射向大氣；

步驟4、垂直射向大氣的單縱模脈沖激光激發(fā)低空大氣分子發(fā)生轉(zhuǎn)動拉曼散射，后向散射回波信號被接收望遠(yuǎn)鏡(6)接收；

步驟5、接收望遠(yuǎn)鏡(6)輸出的后向散射回波信號依次經(jīng)準(zhǔn)直鏡(8)和濾光片(9)進行準(zhǔn)直濾光，準(zhǔn)直濾光后的后向散射回波信號經(jīng)過第二分束鏡(10)獲得第二反射光和第二透射光；

步驟6、第二反射光利用第一鑒頻器(12)進行鑒頻，提取出第一鑒頻譜線強度，第一鑒頻譜線強度隨著溫度變化敏感，利用第一會聚透鏡(13)和第一光電探測器(14)對第一鑒頻譜線強度進行探測；

步驟7、第二透射光經(jīng)過第三分束鏡(11)后分為兩束，分別為第三反射光和第三透射光；

步驟8、第三反射光利用第二鑒頻器(15)進行鑒頻，提取第二鑒頻譜線強度，第二鑒頻譜線強度隨著風(fēng)速變化敏感，并利用第二會聚透鏡(16)和第二光電探測器(17)對第二鑒頻譜線強度進行探測；

步驟9、第三透射光利用第三會聚透鏡(18)和第三光電探測器(19)進行探測，獲得全譜信號強度；

步驟10、建立在一定風(fēng)速下第一鑒頻譜線強度與全譜信號強度之間的比值與溫度變化的關(guān)系，建立在一定溫度下第二鑒頻譜線強度與全譜信號強度之間的比值與風(fēng)速變化的關(guān)系，反演大氣溫度和風(fēng)場信息。