[发明专利]手持式双工作模式的激光散射式气溶胶衰减特性测量仪

说明书

本发明公开了一种手持式双工作模式的激光散射式气溶胶衰减特性测量仪，包括激光发射端、信号接收端、连接端和握把，激光发射端包括方波驱动电路、激光二极管、发射望远镜与准直镜，信号接收端包括接收望远镜、滤光片、光电转换模块、信号采集模块与滤波模块、控制模块和显示屏幕，连接端包括三个可以同轴旋转且内含步进电机受控制旋转的圆环以及分别连在三个圆环上的等长的伸缩杆。本发明提供的激光散射式气溶胶衰减特性测量仪体积小、重量轻、结构小巧紧凑、方便手持与携带、使用简单、探测速度快、应用广泛，可任意调整测量角度而且成本低廉操作方便，同时可用于补偿透射式能见度仪在气溶胶衰减特性较小时的高能见度。

技术领域

本发明涉及激光设备技术领域，具体是一种手持式双工作模式的激光散射式气溶胶衰减特性测量仪。

背景技术

大气衰减特性是光在大气中的传输特性之一。因大气介质对光有消光现象，导致光在介质中传播过程中发生了能量衰减，减小了光的传播距离。能使光发生能量衰减的是大气中气体分子(水蒸汽、二氧化碳、臭氧等)、水汽凝结物(冰晶、雪、雾等)及悬浮微粒(尘埃、烟、盐粒、微生物等)的吸收和散射作用，其中水汽凝结物和悬浮微粒可以统称为气溶胶粒子。

当光的波长在可见光范围内，大气衰减特性可以表示为能见度。能见度在污染预警、天气预测、交通安全和航空安全的领域有着重要作用。

然而对光的大气衰减特性的研究不仅限于可见光。随着红外光在热成像仪和夜视仪等领域的广泛应用，测量红外光的大气衰减特性可以更深入地了解大气对红外成像过程的影响。尤其在主动式红外成像过程中，大气中的气溶胶会影响红外发射光的强度和红外反射光成像的质量，使得红外成像在特殊天气下有一定的距离限制。

随着激光技术的发展与完善，激光逐渐应用到雷达等领域，尤其在激光雷达和激光测距这两个方向，测量红外激光的大气衰减特性也具有实际意义。激光雷达和激光测距仪在量程范围不大的情况下，激光在大气中气溶胶的衰减影响比较小。除了极个别极端天气外，往往忽略气溶胶带来的衰减影响。但是对于几公里量程范围的望远镜式激光测距仪和工业激光测距仪，激光在大气中传输的路径相对较长，气溶胶带来的衰减不能忽略。所以激光在大气中的传输过程中气溶胶的衰减特性的数值大小尤为重要。测量出大气衰减特性，可以得出不同天气对激光雷达和激光测距仪量程的影响。

随着通信技术不断发展，激光通信与光纤通信已经广泛应用于日常的生活中。不同于光纤通信需要依赖光纤作为光介质且受制于光纤的质量和长度，激光通信不需要额外的人造介质。此外，使用红外光作为光源，更加突出激光通信的隐秘性。没有了光纤和光纤相关的光耦器件使得激光通信结构轻便、安装便捷，能适应各种特殊地形，可以实现楼宇间、岛与岛之间和山顶与山顶之间的加密通信。同时，激光通信具有电磁兼容性好、抗电磁干扰能力强等优点。卫星间通信的空间激光通信由于处在大气层外，大气稀薄使得激光通信传输损耗小，传输距离远，通信质量高。但是处在大气层内部的激光通信以大气作为介质，受制于大气的衰减和吸收，即不同的天气状况会对激光通信带来不同的影响，严重影响通信质量。所以研究激光在大气中的衰减特性是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手持式双工作模式的激光散射式气溶胶衰减特性测量仪，能够在两个工作模式下测量气溶胶的衰减特性和能见度，测量高能见度时的气溶胶衰减特性和能见度，可用于补偿透射式能见度仪在气溶胶衰减特性较小时的高能见度，可以手动缓慢旋转角度并且同时测量各个角度的气溶胶衰减特性和能见度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种手持式双工作模式的激光前向散射式气溶胶衰减特性测量仪，包括激光发射端、信号接收端和握把，其中：

所述激光发射端包括方波驱动电路、激光二极管、发射望远镜与准直镜，所述激光二极管位于发射望远镜焦点处，准直镜位于发射望远镜前端；

所述信号接收端包括接收望远镜、滤光片、光电转换模块、信号采集模块与滤波模块、控制模块和显示屏，所述滤光片位于接收望远镜的前端，所述光电转换模块位于接收望远镜焦点处；