[发明专利]一种差分吸收激光雷达数据采集系统时分复用系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及激光雷达数据采集领域，尤其涉及一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统。

背景技术

    激光雷达为环境监测提供了有力的探测工具，被广泛应用于大气气溶胶、空气污染物、大气成分、大气气象参数以及云的探测应用研究。具有实时性好、时空分辨率高、应用领域广，可重复使用等突出优点。近些年差分激光雷达得到越来越多的研究。差分吸收激光雷达需要同时交替向大气中发射两束波长相近的激光，其中一束激光波长位于被测气体强吸收线上，另一束激光波长几乎不被待测气体吸收，通过两种后向散射信号强度能反演出被测气体的浓度。当在一套雷达系统中同时使用差分吸收技术实现大气中两种污染气体的同时测量时，良好的时序控制以及分时复用数据采集显得非常必要。本发明已成功应用于同时探测大气NO2和SO2的差分吸收激光雷达系统中。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，包括有FPGA电路板，FPGA电路板的其中两个信号输出端分别接入激光器一、激光器二，激光器一、激光器二的前方出射光路上分别放置有光电二极管一、光电二极管二，其特征在于：位于激光器一的前方光路上设有染料激光器一、染料激光器二，位于激光器二的前方光路上设有染料激光器三、染料激光器四，激光器一和激光器二产生的激光经染料激光器一、染料激光器二、染料激光器三、染料激光器四泵浦后产生的激光发射到大气中，产生的后向散射信号由接收望远镜接收汇聚后经光纤导入分光系统，分光系统的透射光路和反射光路上分别置有光电倍增管一、光电倍增管二，光电倍增管一、光电倍增管二输出的电信号分别接入数据采集卡的CH2、CH3通道，FPGA电路板输出的第三路信号与数据采集卡的CH1通道相连，光电二极管一、光电二极管二与信号调理电路板连接，信号调理电路板的输出端与数据采集卡的TRG端口相连。

所述的一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，其特征在于：所述的激光器一、激光器二均采用Nd:YAG固体激光器，Nd:YAG固体激光器在10hz的脉冲触发下，产生355nm激光与532nm的激光。

所述的一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，其特征在于：所述的数据采集卡采用四通道的PCI-9826。

所述的一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，其特征在于：所述的FPGA电路板产生两路10hz交替的脉冲信号，脉冲宽度为10us，且上升沿小于1ns。

所述的一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，其特征在于：所述的染料激光器一、染料激光器三的出射光路上分别设有倍频晶体一、倍频晶体二。

本发明的优点是：

本发明利用时分复用可实现差分吸收激光雷达同时检测大气中两种气体的含量，成本低、效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为FPGA电路板产生的时序信号示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种差分吸收激光雷达数据采集时分复用系统，包括有FPGA电路板1，FPGA电路板1的其中两个信号输出端分别接入激光器一2、激光器二3，激光器一2、激光器二3的前方光路上分别设有光电二极管一5、光电二极管二4，激光器一2的前方光路上设有染料激光器一6、染料激光器二7，激光器二3的前方光路上设有染料激光器三8、染料激光器四9，染料激光器一6、染料激光器三8的前方光路上分别设有倍频晶体一16、倍频晶体二17，由激光器一2和激光器二3产生的激光经染料激光器一6、染料激光器二7、染料激光器三8、染料激光器四9泵浦后的激光发射到大气中，激光与大气中各种成分作用后，产生的后向散射信号由接收望远镜11接收汇聚后经光纤导入分光系统12，分光系统12的透射光路和反射光路上分别置有光电倍增管一14、光电倍增管二13，光电倍增管一14、光电倍增管二13输出的电信号分别接入数据采集卡15的CH2、CH3通道，FPGA电路板1的第三路输出信号与数据采集卡15的CH1通道相连，光电二极管一5、光电二极管二4与信号调理电路板10连接，信号调理电路板10的输出端与数据采集卡15的TRG端口相连。

激光器一2、激光器二3均采用Nd:YAG固体激光器，Nd:YAG固体激光器在10hz的脉冲触发下，产生355nm激光与532nm的激光。