[发明专利]基于CCD成像激光雷达测量大气边界层污染气体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染测量方法领域，具体是一种基于CCD成像激光雷达测量大气边界层污染气体的装置。

背景技术

大气污染气体是大气物理、天气预报以及大气环境研究中一个重要的气象参数。目前比较常用的手段有气球探空、卫星反演和激光雷达探测。激光雷达在探测精度、空间分辨率和时间分辨率上的优势使其越来越受到科学技术人员的重视。目前，人们为了探测大气中污染气体的空间分布廓线，常常采用多波长差分吸收激光雷达的方法。如中国科学院安徽光学精密机械研究所的一项发明专利CN1877308A(授权公告日为2006年12月13日)中叙述的一种“基于拉曼光源的车载测污激光雷达装置”。该装置采用一台Nd:YAG激光器分时泵浦不同的拉曼管产生不同的受激拉曼波长用来探测污染气体。但是所有的差分吸收激光雷达都存在几何因子的问题。由于差分吸收激光雷达发射的两个光束的光学质量不能完全相同以及和能量分布的不均匀性，导致两个光束的几何因子不一致，进而导致几何因子区数据反演的误差增大或者完全失效。而大气污染的测量近地面层的空间分布状况是最重要的监测范围。因此，激光雷达在近端数据的反演和运用都受到巨大的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CCD成像激光雷达测量大气边界层污染气体的装置，以实现激光雷达近端数据的反演和运用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于CCD成像激光雷达测量大气边界层污染气体的装置，其特征在于：采用激光发射器、CCD成像系统，所述CCD成像系统包括成像镜头、滤波器、像增强器、CCD成像芯片，利用激光发射器垂直向上向大气发射两束差分波长的激光光束，其中一个激光光束波长对应所测污染气体的强吸收线，另一个激光光束波长对应所测污染气体的弱吸收线，并由大气产生相应的侧向散热光，侧向散热光在在角度α范围内被CCD成像系统中成像镜头接收，再依次通过CCD成像系统中滤光器去除大气背景散射光、像增强器放大光信号强度后，由CCD成像芯片采集图像信息，将CCD成像系统各像素的偏角θ、角宽度dθ和CCD成像系统与激光发射器发射的光束之间的垂直距离D代入CCD成像激光雷达方程之中，CCD成像激光雷达方程为：

P(z,θ,λon)=CλonP0(λon)Dβ(θ,λon)TVTRdθ---(1),]]>