无人值守昼夜兼用便携式偏振－米激光雷达及其探测方法

摘要

本发明公开了一种新型的无人值守昼夜兼用的便携式偏振－米散射激光雷达及其探测方法，其总体结构分三个部分：激光发射器电源单独放置；激光发射器、对光反射镜组、接收望远镜、后继光学单元和光电倍增管集合成统一的整体，装备在一个三角支架上；采集卡插在主控计算机内和放大器、光电倍增管门控电路及配套电源安装在一个轻便可移动的控制柜内。应用于白天和夜晚沙尘暴及卷云退偏正比垂直廓线，对流层气溶胶消光垂直廓线和大气水平能见度的探测，并在运行控制软件的设置下，根据观测需求，实现全自动无人值守连续探测。

主权项

1、无人值守昼夜兼用便携式偏振-米激光雷达，包括有激光发射单元、接收光学及后继光学单元和信号探测采集显示及运行控制单元，其特征在于：(1)、激光发射单元由激光发射器、激光发射器电源、激光发射器前安装的一对对光反射镜组(M1，M2)构成，激光发射器发射线偏振激光经过对光反射镜组发射到大气中，通过调整M2使出射光轴与接收望远镜光轴平行；(2)、接收光学单元由接收望远镜、小孔光阑、会聚透镜组成，后继光学单元由波片、检偏棱镜、分光镜和全反镜构成，接收光学单元与后继光学单元的光轴重合；接收望远镜后安装有小孔光阑，其后安装会聚透镜，会聚透镜的焦点与接收望远镜的焦点重合，把接收望远镜接收到的大气后向散射光会聚成平行光，再导入随后的后继光学单元；波片通过固定支架安装在一个放置于会聚透镜后面的滑槽上，可以沿着滑槽在垂直与接收望远镜光轴的方向上滑动，波片可以在其固定支架内沿自己的光轴做360度旋转；当探测系统常数时，波片跟随其固定支架沿着滑槽滑动，使其光轴与接收望远镜光轴重合，当进行沙尘暴及卷云退偏振比垂直廓线和对流层气溶胶消光垂直廓线及大气水平能见度探测时，波片退出后继光学单元；波片固定支架后面有一个插槽，检偏棱镜/分光镜分别切换插在插槽内，当测量沙尘暴和卷云的退偏振比垂直廓线时，沿着插槽将检偏棱镜“插入”，使其光轴与接收望远镜光轴重合，后向散射光被检偏棱镜分成垂直分量和平行分量，垂直分量直接进入光电倍增管A，平行分量经过全反镜后，进入另一个光电倍增管B；当测量对流层气溶胶消光垂直廓线和大气水平能见度时，沿着插槽将分光镜“插入”，也使其光轴与接收望远镜光轴重合，后向散射光被分光镜分成近距离信号和远距离信号，近距离信号直接进入光电倍增管A，远距离信号经过全反镜后，进入另一个光电倍增管B；(3)、信号探测采集显示及运行控制单元由主波探测器PD，光电倍增管A、光电倍增管B、双通道放大器、双通道A/D采集卡、主控计算机、光电倍增管的门控电路及配套电源组成，光电倍增管A、B分别将两个通道的光信号转换为电信号，送入双通道放大器，电信号经过放大器放大后送入双通道A/D采集卡，采集卡插在主控计算机内，在主波探测器PD的时序控制下，将采集到的电信号转换为ASCII码数字记录到探测数据文件中，以便后续处理，配套电源包括光电倍增管、放大器和光电倍增管门控电路的电源。