[发明专利]一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：包括窗口玻璃、发射模块、光电探测模块、温度监测模块、供电模块、时序控制模块、数字信号处理模块；

所述窗口玻璃为所述激光探空遥测系统的光学通光窗口玻璃；

所述发射模块与光电探测模块相邻，二者均垂直置于窗口玻璃下方；

所述温度监测模块放置于发射模块或光电探测模块的一侧；

所述发射模块、光电探测模块、温度监测模块、供电模块均与数字信号处理模块和时序控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：所述发射模块采用发光二极管，发光二极管按照时序控制发射窄光谱宽度的紫外光波。

3.根据权利要求2所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：所述光电探测模块采用光电探测器，光电探测器响应谱段与发光二极管发射谱段相匹配，能够响应窗口玻璃反射的回波信号；光电探测器上设有带通滤光片，使得在发光二极管的发射谱段范围内具有高透过率，在其他常规谱段具有高抑制率。

4.根据权利要求3所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：所述光电探测器上还设有放大器和模数转换器，用于对光电转换后的微弱模拟电信号采样、放大，随后进行模数转换。

5.根据权利要求1所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：所述数字信号处理模块采用数字信号处理器，用于处理所得数据，获得实时窗口污染数据。

6.根据权利要求1所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，其特征在于：所述温度监测模块采用温度传感器，用于采集环境温度，并传输至数字信号处理模块。

7.根据权利要求1所述的一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，其特征在于：包括：

发光二极管受控发射光束；

窗口玻璃及污染物反射或散射光束；

光电探测器接收光束并进行光电转换；

电信号放大与模数转换，同时温度传感器获取环境温度；

对窗口污染情况进行判定。

8.根据权利要求7所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，其特征在于：为消除白天天空背景噪声的干扰，采用光电探测器按时序工作，一方面与发光二极管同步开启，采集叠加了反射光、散射光、天空背景噪声光的全部信息，另一方面在发光二极管完全熄灭时工作，仅采集天空背景噪声信息，用于窗口污染判断时的天空背景噪声滤除。

9.根据权利要求8所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，其特征在于：为消除环境温度变化，导致的发光二极管发光效率、光谱范围发生变化，以及光电探测器的探测效率变化，采用温度传感器获取环境温度信号，用于信号的温度漂移修正。

10.根据权利要求9所述的激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，其特征在于：对窗口污染情况的判定包括：

当不存在窗口污染时，发光二极管发射的光束被窗口玻璃上下表面反射，部分反射光被光电探测器接收，并转换为一组恒定数值的模拟电信号；

当存在窗口污染时，窗口玻璃上表面的附着物对发射光束产生散射作用，部分附着物的散射光与窗口玻璃本身的反射光被光电探测器接收，产生一组高于无窗口污染时的模拟电信号，该电信号在进行温度漂移修正和天空背景噪声修正后，其与无污染时电信号的差值大小即代表了窗口污染程度，差值越大，窗口污染程度越重。