[发明专利]激光前向散射云滴谱探测系统

权利要求书

1.一种激光前向散射云滴谱探测系统，包括，分为两臂的激光前向散射云滴谱探头(22、23)和置于箱体(20)内的信号处理及控制系统(21)、聚焦光学系统和散射光收集系统，其特征在于，作为发射源的激光器(2)和激光聚焦光学系统安装在同一臂的探头(22)内，光电探测器(15)通过散射光收集光学系统安装在另一臂探头(22)内，信号放大电路(16)安装于两臂探头基体之间，聚焦光学系统在焦点附近形成粒子散射探测区(11)，该散射区位于两臂(22)(23)中心，散射信号经过分束棱镜按(14)比例到达两个光电探测器(15)，一个光电探测器的信号强度确定粒子大小，另一个探测器的信号强度确定散射区面积，成像透镜(13)将散射光汇聚于分束棱镜(14)，被引导到两个相互垂直放置的探测器中进行对比探测，光信号脉冲经信号放大电路(16)后耦合到信号处理及控制系统(21)中进行处理，输出值经传输电缆送入计算机系统(18)，对数据作进一步的数据采集、滤波处理计算、数据综合、反演、显示及储存操作，计算得出的大气中的云滴谱及云滴数浓度和含水量数据。

2.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，所述的信号处理及控制系统(21)通过导线(17)连接外部计算机系统(18)，获取外界环境参数，与计算机系统(18)进行通讯，分别向两臂上的激光前向散射云滴谱探头(22、23)提供工作状态选择信号及各种控制信号，将测量数据通过通讯接口向计算机(18)传输。

3.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，在激光前向散射云滴谱探头(22、23)内含有，作为发射光源发射激光的激光器(2)和通过光纤(3)及光纤连接器(4)连接准直器(5)组成的激光发射系统；位于同一光路上的光阑(6)聚焦透镜(7)和转折镜(8)组成的激光聚焦光学系统；置于激光前向散射云滴谱探头(23)内的转折镜(8)、贴于窗口镜(10)上的红玻璃掩膜(12)，成像透镜(13)与分光棱镜(14)组成的信号收集系统。

4.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，成像透镜(13)将散射光汇聚，汇聚光经分束棱镜(14)分束后，被引导到两个相互垂直放置的探测器(15)中进行对比探测。

5.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，激光器(2)输出的激光射向外部空间，形成空间采样区(11)，空间采样区(11)内有粒子(25)通过时，对激光产生米氏散射，米氏前向散射光被信号收集系统收集，导引至光电探测器(15)。

6.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，光电探测器(15)前端，有作为粒子是否处于景深判据的狭缝状光阑(6)。

7.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，紧贴激光器(2)安装有温度传感器(19)和加热器(9)，温度传感器(19)输出的数据送到信号处理及控制系统(21)，对温度传感器(19)的数据进行检测分析，当激光器周围温度低于设定阈值时，信号处理及控制系统(21)启动加热器(9)对激光器(2)进行加热。

8.根据权利要求1所述的激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，信号放大电路(16)采用三级放大结构，第一级使用低噪声放大器，第二级为增益可控放大器，实现四档增益选择，第三级为功率放大器，放大后的信号送到信号处理及控制系统(21)，实现信号采集与处理。