[发明专利]大气二氧化硫和臭氧廓线拉曼-瑞利/米多功能激光雷达测量装置及探测方法

权利要求书

1.大气二氧化硫和臭氧廓线拉曼-瑞利/米多功能激光雷达测量装置，该装置包括：

光路、数据采集单元、主控计算机，所述光路前部依次包括：激光发射器、扩束器、反射镜、接收望远镜和准直镜，光路的后部接收分别为分色镜、半反半透镜和全反镜；

所述分色镜的分光送入光电探测器A，半反半透镜的反射光送入光电探测器B，全反镜的反射光送入光电探测器C，光电探测器A、B经数据采集单元与主控制计算机相连，光电探测器C经A/D转数据换采集单元与主控计算机相连，所述光电探测器A、B均设有门控单元，各门控单元分别与主控计算机相连。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征是：所述激光发射器采用Nd:YAG激光器。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征是：所述光电控制器A、B、C采用光电倍增管。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征是：所述门控单为光电倍增管门控电路；所述数据采集单元为光子计数卡。

5.一种探测方法，包括以下步骤：

Nd:YAG激光器的二倍频532nm和四倍频266nm光经过扩束镜扩束后，再经过反射镜垂直反射进入大气，激光在大气中发生瑞利、拉曼和米散射，散射光被望远镜接受，聚焦在望远镜的焦点上，再经过准直镜准直后被分色镜、半反半透镜和全反镜，分别进入拉曼和瑞利/米通道，

散射光中的氮拉曼光607nm被第一分色镜分出进入拉曼通道，由光电探测器A探测后经数据采集单元送入主控计算机，测得拉曼散射回波信号强度P(z)；

散射光中的532nm光经半反半透镜反射后进入瑞利通道，由光电探测器B探测后经数据采集单元送入主控计算机，测得高空瑞利散射回波信号强度Q(z)；

散射光中的532nm光经半反半透镜透射光镜全反镜反射进入米通道，由光电探测器C探测后经A/D转换数据采集单元送入主控计算机，测得低空米散射回波信号强度Q(z)；

将拉曼通道607nm的拉曼散射回波信号P(z)和瑞利/米通道532nm的散射回波信号Q(z)代入伯努利方程组：

y=d(lnkp(z)z2)dz-0.0001-1.85x---(1)]]>

Q(z)z2=k1xexp[-2∫z0z(x+3y)dz]---(2)]]>

其中P(z)为拉曼回波信号强度，Q(z)为瑞利/米回波信号强度，x为气溶胶消光系数，y为臭氧浓度，k与k₁为常数，z为激光传输的高度；

利用方程组(1)，(2)，解方程组得到大气臭氧的含量随高度变化的分布廓线。

6.根据权利要求5所述探测方法，还包括以下步骤：

散射光中的266nm光经半反半透镜反射后进入瑞利通道，由光电探测器B探测，经数据采集单元送入主控计算机，测得瑞利散射)回波信号强度Q(z)；

散射光中的266nm光经半反半透镜透射后，由全反镜反射进入米通道，由光电探测器C探测，经A/D转换数据采集单元送入主控计算机，测得米散射回波信号强度Q(z)

从以上两回波信号中反演总吸收引起的总消光；

从总消光中扣除纯净大气臭氧吸收引起的消光，得到二氧化硫吸收引起的消光，再根据二氧化硫在266nm处的吸收截面，得到准确二氧化硫的含量随高度的分布廓线。