一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。具有很高的实用价值。具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置及方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法，包括：
[0017]发光二极管受控发射光束；
[0018]窗口玻璃及污染物反射或散射光束；
[0019]光电探测器接收光束并进行光电转换；
[0020]电信号放大与模数转换，同时温度传感器获取环境温度；
[0021]对窗口污染情况进行判定。
[0022]作为上述方案的优选，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。
[0023]作为上述方案的优选，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。
[0024]作为上述方案的优选，对窗口污染情况的判定包括：
[0025]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；
[0026]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。
[0027]由于具有上述结构，本专利技术的有益效果在于：
[0028]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。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0030]图1为本专利技术的一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测装置示意图；
[0031]图2为本专利技术的一种激光探空遥测系统窗口污染实时监测方法工作流程框图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]如图1所示，本实施例提供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1、发射模块3、光电探测模块4、温度监测模块2、供电模块5、时序控制模块6、数字信号处理模块7；
[0034]所述窗口玻璃1为所述激光探空遥测系统的光学通光窗口玻璃1；
[0035]所述发射模块3与光电探测模块4相邻，二者均垂直放置于窗口玻璃1下方，在本实施例中，放置于窗口玻璃1下方10～40mm处，以便接收到最强的窗口污染信号；
[0036]所述温度监测模块2放置于发射模块3或光电探测模块4的一侧；
[0037]其余电路器件及供电模块5、时序控制模块6、数字信号处理模块7则视情况进行排布，其中，所述供电模块5为各模块供电；所述时序控制模块6控制电路时序。
[0038]所述发射模块3、光电探测模块4、温度监测模块2、供电模块5均与数字信号处理模块7和时序控制模块6连接。
[0039]在本实施例中，所述发射模块3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。发光二极管可选用出射光在紫外波段，出射光发散角较大的发光二极管，以便避开天空背景噪声很强的可见光波段，如中心波长365nm，发光角度110度的超辐射发光二极管。
[0040]在本实施例中，所述光电探测模块4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1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。光电探测器可选用有效响应波段200～400nm范围内的高响应灵敏度、低暗电流噪声的光电二极管。
[0041]在本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：田斌，孙立东，范润龙，王望荣，
申请(专利权)人：孙立东范润龙王望荣，
类型：发明
国别省市：