[發明專利]大氣氣溶膠激光雷達定標儀

在審

• 申請號: 202210240661.6
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114660578A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 陳玉寶;代雅茹;步志超;王簫鵬;王一萌;易洋;趙兵;王安宙;王宣
• 申請（專利權）人: 中國氣象局氣象探測中心
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京子焱知識產權代理事務所(普通合伙) 11932
• 代理人: 王倩

本發明提供了大氣氣溶膠激光雷達定標儀，包括圓環型基座、準直透鏡座、定標旋轉座和光電發射模塊；所述光電發射模塊包括發光模塊、光電控制和驅動模塊和電纜接頭；所述發光模塊包括金屬座、半導體發光器件、光電二極管和光導管，所述半導體發光器件、光電二極管、光電控制和驅動模塊和電纜接頭依次串聯。該大氣氣溶膠激光雷達定標儀通過產生不同波長、不同動態特征的光電信號來模擬不同大氣場景的激光雷達回波信號。其可以在實驗室或外場環境條件下對激光雷達的主要光電參數和指標進行標定。

技術領域

本發明屬于光學設備技術領域，具體地涉及一種大氣氣溶膠激光雷達定標儀。

背景技術

氣溶膠激光雷達是一種用于地球科學、大氣遙感領域的大氣時空分布探測儀器。氣溶膠激光雷達的發射裝置發射一個或多個波長的單色、偏振、脈沖激光，通過望遠鏡等光學裝置接收到不同高度大氣分子、氣溶膠(細微顆粒物)和云等的后向散射信號，通過接收信號的時間和強度反演大氣分子、氣溶膠等的光學特性、微物理參數和形態特征，實現大氣成分時空分布的觀測和定量測量。

為了實現大氣參數的精確定量測量，激光雷達系統需要定期進行標定。而大氣探測激光雷達的多個系統常數的精確定標一直以來是激光定量遙感工作的重點和難點。從激光雷達探測信號反演結果來看，激光雷達光電探測通道的線性度、偏振通道的增益比和隔離度、多波長通道之間的串擾、彈性散射通道到拉曼散射通道的串擾等系統常數的大小和精確標定對激光雷達原始信號的準確性具有直接影響，從而影響大氣光學參數以及微物理參數的反演精度。激光雷達系統長時間運行后，系統常數是否穩定也可作為驗證激光雷達系統的穩定性的指標之一。

對激光雷達系統常數的測量與標定目前常用的方法是由專業技術人員使用精密的光學、電學測量儀器在光學實驗室中進行，因此不能滿足自主、定期、現場標定的需求。因此，需要發明一種大氣氣溶膠探測激光雷達定標儀，從而實現在實驗室或外場環境條件下對激光雷達的主要光電參數和指標進行標定。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，提供了一種操作簡便、準確度高的大氣氣溶膠激光雷達定標儀。

本發明采用的技術方案為：大氣氣溶膠激光雷達定標儀，包括圓環型基座、準直透鏡座、定標旋轉座和光電發射模塊；所述光電發射模塊包括發光模塊、光電控制和驅動模塊和電纜接頭；所述發光模塊包括金屬座、半導體發光器件、光電二極管和光導管，所述半導體發光器件、光電二極管、光電控制和驅動模塊和電纜接頭依次串聯。

進一步地，所述金屬座為蓮座形導熱金屬塊，其上均布承載多個不同波長的半導體發光器件和多個均布的光電二極管；多個所述光電二極管與多個半導體發光器件一一對應，用于監測半導體發光器件的發光光強，保持對半導體發光器件發光功率的反饋控制。

進一步地，所述光電控制和驅動模板包括安裝在定標旋轉座內部的半導體發光器件恒流驅動模塊、光電二極管反饋模塊和PID恒溫控制模塊；所述光電控制和驅動模板通過電纜接頭與控制系統連接；所述控制系統將半導體發光器件恒流驅動模塊和半導體發光器件恒溫控制模塊的信號以及所選通道和電源傳輸給光電發射模塊，然后接收光電二極管和PID恒溫控制模塊的溫度反饋信號；所述PID恒溫控制模塊將溫度控制在36～45℃范圍內的一個恒定溫度，以保證半導體發光器件的發射功率和波長穩定。

進一步地，所述準直透鏡座包括底盤和上沿，所述底盤卡合在圓環型基座內，所述上沿套設在圓環型基座內環上，所述底盤內嵌有準直透鏡；所述定標旋轉座位于準直透鏡座的上沿上，并借助轉動機構與準直透鏡座構成轉動連接；所述定標旋轉座為圓頂型結構，其上設有橢圓形鏡孔，橢圓形鏡孔上固定有反射鏡塊，所述反射鏡塊內嵌有橢圓形平面反射鏡，反射鏡塊外表面標注有序號；所述光導管套設在半導體發光器件上，且底部固定在金屬座上，所述光導管內嵌有濾光片；所述半導體發光器件、濾光片、橢圓形反射鏡和準直透鏡構成光發射通道。