[实用新型]基于拉曼散射的大气测温系统

说明书

本实用新型提供了基于拉曼散射的大气测温系统，包括：光发射装置包括激光器、扩束单元和光反射单元，射出光发射装置的所述激光器发出的且经过扩束单元和光反射单元的检测光与光接收装置的中心轴线平行或共线；光接收装置包括光会聚器件、反射面相对设置的凹面反射镜和凸面反射镜，与射出光发射装置的检测光方向相反的散射光依次经过凹面反射经和凸面反射镜的反射后穿过凹面反射镜的中心，之后穿过所述光会聚器件；射出所述光会聚器件的散射光经过光传输装置传送到分光装置的狭缝处；分光装置包括狭缝、分光器件和探测器。本实用新型具有探测距离远、信噪比高等优点。

技术领域

本实用新型涉及大气测量，特别涉及基于拉曼散射的大气测温系统。

背景技术

大气温度廓线在天气预报、气象研究和环境污染源解析过程中是非常重要的模型参数，而激光雷达作为一种遥感探测工具，已经广泛应用于气象参数探测、环境监测等领域。

目前，激光雷达探测大气温度的主要方式有：

1、瑞利散射测温激光雷达。由于低空气溶胶等粒子较多，瑞利散射测温激光雷达易受米散射干扰，因此在低层大气中不适宜用瑞利散射密度法测温激光雷达。

2、高光谱分辨率激光雷达。高光谱分辨率激光雷达接收光谱与极强的米氏散射光谱部分重叠，因此在极窄的频率范围内，要想完全不受强信号干扰得到温度信息，对雷达系统的要求极高。

3、拉曼测温激光雷达。振动拉曼散射回波可以探测对流层中上部大气温度分布，转动拉曼散射激光雷达则是利用N2和O2分子的转动拉曼谱线强度与温度的关系测量低层大气温度分布，因此大气消光对纯转动拉曼测温雷达的测量影响较小，可以在低空温度探测可以获得很高的精度。但是拉曼散射截面积比米散射截面小4-5个数量级，从中提取出微弱的拉曼谱线，必须对弹性散射信号达到6～7个数量级的抑制，目前在噪声抑制方面多数只考虑从光谱仪光谱带宽的选择上入手，而忽略了光学系统的接收效率。

实用新型内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种探测距离远、信噪比高的基于拉曼散射的大气测温系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

基于拉曼散射的大气测温系统，所述基于拉曼散射的大气测温系统包括：

光发射装置，所述光发射装置包括激光器、扩束单元和光反射单元，射出光发射装置的所述激光器发出的且经过扩束单元和光反射单元的检测光与光接收装置的中心轴线平行或共线；

光接收装置，所述光接收装置包括光会聚器件、反射面相对设置的凹面反射镜和凸面反射镜，与射出光发射装置的检测光方向相反的散射光依次经过凹面反射经和凸面反射镜的反射后穿过凹面反射镜的中心，之后穿过所述光会聚器件；

光传输装置，射出所述光会聚器件的散射光经过所述光传输装置传送到分光装置的狭缝处；

分光装置，所述分光装置包括狭缝、分光器件和探测器。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.信噪比高；

特殊的光接收装置结构结合双光纤光传输装置，可以有效地减小像差，减小有效信号视场角，从而提高接收信号信噪比，为拉曼信号的提取获得更高的精度，同时采用双光纤接收装置，增大了接收视场角，最大限度保证了有效信号的接收；

2.光扩束单元压缩了激光器出射光发散角，从而提高发射光准直度，准直度越高，探测距离越远。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：