基于激光雷达的云中水拉曼散射全光谱测量系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于激光雷达的云中水拉曼散射全光谱测量系统，包括激光发射装置、激光接收装置、光谱分辨装置、光电探测装置、数据采集装置和双脉冲触发装置，所述激光发射装置包括激光器、扩束器和反射镜；所述光谱分辨装置包括光纤、非球面镜、宽带滤光片、光栅光谱仪和旋转平台；所述光电探测装置包括将光信号转变为电信号的光电倍增管；所述数据采集装置包括光子计数卡和计算机；所述双脉冲触发装置包括感应触发模块、单片机和门控装置。同时，本发明还公开了一种基于激光雷达的云中水拉曼散射全光谱测量方法。本发明以云中固态水和液态水为探测对象，整个系统结构紧凑，易于控制和调节，系统稳定性高。

主权项

基于激光雷达的云中水拉曼散射全光谱测量系统，包括激光发射装置、激光接收装置、光谱分辨装置、光电探测装置和数据采集装置，所述激光发射装置设置于被测云的下方，包括激光器（1）、扩束器（2）和反射镜（3），所述激光器（1）、所述扩束器（2）和所述反射镜（3）的中心设置在同一条直线上，所述激光器（1）发射出的激光脉冲进入到所述扩束器（2）的入口，所述扩束器（2）将激光脉冲发射到所述反射镜（3），所述反射镜（3）将所述激光脉冲垂直发射至空中，并打在被测云体上； 所述激光接收装置为望远镜（4），收集被测云体反射的回波信号，并将回波信号发送至所述光谱分辨装置；所述光谱分辨装置包括光纤（5）、非球面镜（6）、宽带滤光片（7）、旋转平台（9）和固定设置于所述旋转平台上的光栅光谱仪（8），所述光纤（5）的出口、所述非球面镜（6）、所述宽带滤光片（7）和所述光栅光谱仪（8）的中心设置在同一直线上，所述光纤（5）的入口接收所述望远镜（4）输出的回波信号，所述回波信号依次通过所述光纤（5）、所述非球面镜（6）、所述宽带滤光片（7）和所述光栅光谱仪（9）后，传递到所述光电探测装置； 所述光电探测装置包括光电倍增管（10），其输入端与所述光栅光谱仪（8）通过信号连通，当所述光栅光谱仪（8）处于打开状态时，接收所述光栅光谱仪（8）发送的光谱信号并将信号转发至所述数据采集装置；所述数据采集装置包括光子计数卡（11）和计算机（12），所述光子计数卡（11）的输入端与所述光电倍增管（10）的输出端信号连接，接收所述光电倍增管（10）的信号进行采样和计数，并将数据传送到所述计算机（12）；所述系统还包括双脉冲触发装置，所述双脉冲触发装置包括感应触发模块（14）、单片机（15）和门控装置（13），所述感应触发模块（14）设置于所述激光器（1）的激光发射范围内，与所述单片机（15）连接，传送电信号到所述单片机（15）；所述单片机（15）的输出端与所述光子计数卡（11）连接，传递双脉冲触发信号到所述光子计数卡（11），控制所述光子计数卡（11）的打开与闭合；所述单片机（15）通过所述门控装置（13）与所述光电倍增管（10）连接，传递门控信号到所述光电倍增管（10），控制所述光电倍增管（10）的打开与闭合。