[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

说明书

本发明公开了一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法，系统包括窗口玻璃、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；方法包括：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；在进行温度漂移修正和天空背景噪声修正后，对窗口污染情况进行判定。本申请的装置及方法，能够获取实时窗口污染信息，为窗口自洁装置提供触发信号，且对窗口污染情况判定时进行了温度漂移修正和天空背景噪声修正，监测数值精确，装置结构简单，操作便捷，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及激光探空遥测领域，具体涉及一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法。

背景技术

激光探空遥测系统用途广泛，典型的如：气溶胶激光雷达、风廓线激光雷达、高光谱激光雷达等。激光雷达系统可以实现大气温度、湿度、气溶胶、二氧化碳、气体污染物等的空间分布情况探测，相比传统的测量手段，激光遥测系统具有非接触、时间空间分辨率高、测量精度高、长期运行成本低、可实时连续观测等优点，在大气环境监测领域具有广阔的应用前景。

激光探空遥测系统的光学通光窗口玻璃应保持洁净，以防降低激光发射与回波信号接收的效率，以及定量测量时系统的标定常数，但激光探空遥测系统长期工作于室外环境中，沙尘、浮灰、雪等物质附着于窗口玻璃的上表面，造成窗口玻璃的透光性下降，以及激光探空遥测系统标定常数变化。实时监测窗口污染情况，可为窗口自洁装置提供触发信号，并在自洁无效时提醒维护人员及时清理，具有很高的实用价值。

发明内容

本发明提供一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法，能够实时监测窗口污染状况。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置，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。

作为上述方案的优选，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。

作为上述方案的优选，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。

作为上述方案的优选，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。

作为上述方案的优选，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。

作为上述方案的优选，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。

一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，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。