机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统

摘要

本实用新型提供了一种机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统。该机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统采用机载系统，探测范围广，并且采用的是主动探测方法，不受太阳光的影响，可以实现全天时观测，大大提升了系统的适用范围，此外，其采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术，利用分布反馈式(DFB)激光器的窄线宽和波长可调谐等特性，实现CO₂气体分子的单根吸收谱线“指纹区”的扫描和测量，具有灵敏度高、选择性好、抗其他气体干扰能力强等优点，可实时在线快速遥测CO₂柱浓度，具有较好的推广应用价值。

主权项

一种机载对流层CO₂垂直柱浓度激光主动遥测系统，其特征在于，采用飞行器承载而进行对流层大气CO₂柱浓度激光主动遥测，包括：信号发生器，其输出锯齿波信号和同步触发信号；激光源模块，其后端连接至所述信号发生器，其提供一束激光，该激光由所述锯齿波信号进行调谐，其波长能够扫描CO₂气体吸收跃迁谱线；光纤分束器，位于所述激光源模块的光路后端，其将由所述激光源模块提供的激光分束为四路，其中的第一路返回至激光源模块以调节激光的中心波长；激光收发单元，位于所述光纤分束器在第二方向的光路后端，其将由光纤分束器分束获取的第二路激光对地面发射，其获取相应与该第二路激光的回波信号，该回波信号包含激光收发单元与地面之间空气中CO₂气体对激光的吸收光谱信息；时频转换模块，位于所述光纤分束器在第三方向的光路后端，其将由光纤分束器分束获取的第三路激光进行时频转换，得到干涉信号；功率监测模块，位于所述光纤分束器在第四个方向的光路后端，其监测由光纤分束器分束获取的第四路激光的强度变化，获取光强参考信号，该光强参考信号作为无CO₂吸收的参考信号；数据采集模块，连接至所述信号发生器、激光收发单元、时频转换模块和功率监测模块，其在所述信号发生器发出的同步触发信号的触发下收集：由激光收发单元获取的回波信号；由时频转换模块获取的干涉信号；由功率监测模块获取的光强参考信号；GPS定位模块，连接至所述信号发生器，其在所述信号发生器发出的同步触发信号的触发下获取飞行器的实时位置信息；以及上位机，连接至所述数据采集模块和GPS定位模块，其结合所述回波信号、干涉信号、光强参考信号进行反演计算，得到对流层大气CO₂柱浓度信息，结合实时位置信息，获取对流层大气CO₂柱浓度的区域分布。