本发明专利技术涉及一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，Ｏｎ、Ｏｆｆ光源激光器的输出端通过气体池与探测器、控制器、光源激光器、频移器、调制器、发射光学系统、接收光学系统、滤波器、混频探测器、滤波放大采样电路、系统控制及二氧化碳数据反演处理装置相连接，本发明专利技术的目的是提供一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，可以实现对远距离二氧化碳气体浓度的高精度快速检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种探测大气的激光雷达装置，尤其涉及基于差分吸收原理远距 离探测二氧化碳空间浓度分布的相干激光探测装置。
技术介绍
大气中的0)2与人类生活息息相关，普遍得到环境学者的关注和研究。C02与生物圈是如何相互影响的(得到量化的信息，哪些地方是源，哪些地方是汇)，自然界C元素循环机制怎样等等，对C02的许多方面至今尚不很清楚。关于co2 时空分布的知识及其变化原因的理解，对预测将来C02水平及其对温度变化的影 响也是必需。大气002浓度的探测十分重要，是弄清这些问题的重要前提。激光雷达特别适用于对大气的探测。这是因为激光束的许多优异性能几乎都 可以在大气探测激光雷达中的充分利用。激光的高亮度、高准直度和短脉冲特性，使得大气探测激光雷达具有很高的探测灵敏度和空间分辨能力；激光可以遥测大 气的时空分布，这不仅有助于详细了解大气中各种气体成分的实况，而且对研究 大气的扩散规律也很有价值。目前，激光对二氧化碳的远距离遥测主要采用Raman 散射原理。Raman散射雷达具有激光波长无严格选择、系统结构相对简单的优点， 但探测灵敏度较低，不能快速掌握大气中二氧化碳的时空分布及变化情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于差分吸收的大气二氧化碳远距离激光相干探测装 置，可以实现对远距离二氧化碳气体浓度的高精度快速检测。本专利技术是通过以下技术方案实现的基于差分吸收的大气二氧化碳远距离激光相干探测装置，On光源激光器的 输出端通过气体池A与探测器A的输入端连接，探测器A输出端与控制器A输入 端连接，控制器A输出端与On光源激光器输入端连接；On光源激光器输出端与频移器输入端连接、频移器输出端与调制器输入端连接，调制器输出端与发射光 学系统输入端连接；接收光学系统输出端与滤波器A输入端连接，滤波器A输出 端与混频探测器A输入端连接，On光源激光器输出端与混频探测器A输入端连 接；混频探测器A输出端与滤波放大采样电路输入端连接，滤波放大采样电路输 出端与用以发射系统控制指令，完成空间扫描和相关数据收集，并对差分吸收回 波数据进行处理得到二氧化碳空间浓度分布信息的系统控制及二氧化碳数据反 演处理装置的输入端连接；扫描驱动装置的输出端分别与发射光学系统和接收光 学系统输入端连接。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述装置中还设有 Off光源激光器，Off光源激光器的输出端通过气体池B与探测器B的输入端连 接，探测器B输出端与控制器B输入端连接，控制器B输出端与Off光源激光器 输入端连接；所述On光源激光器和Off光源激光器的输出端通过波分复用器与 所述频移器输入端连接；所述接收光学系统与滤波器之间设有分波器；分波器的 输出端与滤波器B的输入端连接;滤波器B的输出端与混频探测器B输入端连接；混频探测器B输出端与所述滤波放大采样电路输入端连接；Off光源激光器输出端与混频探测器B输入端连接。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述频移器为声光 频移器或电光频移器。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述调制器为声光 调制器或机械调制器。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述滤波器为光纤 滤波器或滤波片。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述频移器具体为 声光频移器。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，其特征在于所述调 制器具体为声光调制器。一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，所述滤波器A和滤 波器B为光纤滤波器A和光纤滤波器B;光纤滤波器A和光纤滤波器B的输出端 分别与混频探测器A和混频探测器B的输入端相连接。本专利技术基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置利用差分吸收原 理，通过产生特定的激光波长实现对二氧化碳吸收光谱进行探测，从而实现对二 氧化碳浓度的远距离高灵敏度探测。基于相干检测技术可进一步提高探测装置的 灵敏度。可以实现对远距离二氧化碳时空分布的快速检测。本专利技术与现有技术相比，其显著的优点是1)解决了对二氧化碳气体浓度 的远距离探测问题；2)作为一种主动探测方式，较少受环境、气候的影响，可 以全天候工作；3)采用差分吸收探测技术，提高了对二氧化碳浓度的探测精度 和灵敏度；4)采用相干探测技术，提高了探测信噪比，克服了背景光的不利影 响；5)通过大范围时空扫描和回波数据反演技术，可以对大范围的二氧化碳浓 度的时空分布变化进行快速检测；6)装置采用全固态激光器和光纤连接方式， 体积与能耗较小，安装和操作简便，具有应用方便灵活的优点。附图说明图1为实施例1本装置结构框图。 图2为实施例2本装置结构框图。具体实施方式 实施例1参见图1所示，本专利技术基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置是 一种适合于远距离大范围二氧化碳浓度时空分布激光探测装置置。本专利技术由高精 度波长控制系统、声光调制系统、激光发射接收扫描系统、激光回波相干探测系 统、系统控制和二氧化碳浓度数据反演系统构成，即0n光源激光器1通过气体 池A 2与探测器A 3连接，探测器A 3与控制器A 4连接，控制器A 4与On光 源激光器1连接。Off光源激光器5通过气体池B 6与探测器B 7连接，探测器 B 7与控制器B 8连接，控制器B 8与Off光源激光器5连接。On光源激光器1 和0ff光源激光器5通过波分复用器9、声光频移器IO、声光调制器21与发射 光学系统11连接。接收光学系统13通过分波器14分别与光纤滤波器A 15、光 纤滤波器B 16连接。光纤滤波器A 15、 Off光源激光器5与混频探测器A 17 连接，光纤滤波器B16、 0n光源激光器l与混频探测器B18连接。混频探测器A 17、混频探测器B 18与滤波放大采样电路19连接，滤波放大采样电路19与 系统控制及二氧化碳数据反演装置20连接。扫描驱动装置12与发射光学系统 11、接收光学系统13连接。具体而言，由0n光源激光器1发生On激光，激光通过C02气体池A 2后被 探测器A 3接收，控制器A 4通过检测探测器A 3的信号反馈产生控制电压对 On光源激光器1进行高精度波长控制，将On光源激光器1的输出激光波长控制 在C02的吸收峰内。，由Off光源激光器5发生0ff激光，激光通过C02气体池B6 后被探测器B 7接收，控制器B 8通过检测探测器B 7的信号反馈产生控制电压 对Off光源激光器5进行高精度波长控制，将Off光源激光器5的输出Off激光 波长控制在C02的吸收峰外侧。On光源激光器l、 Off光源激光器5的主分光通 过波分复用器9复用到同一光路中，通过声光频移器21产生对出射激光频率进 行移频，再通过声光调制器IO将其变换成脉冲激光，通过发射光学系统11出射。 由扫描驱动装置12驱动发射光学系统11和接收光学系统13对给定区域范围内 的二氧化碳浓度时空分布进行探测。On激光和Off激光在大气中传播，由于处于不同的C02吸收谱线位置而产生 不同的吸收效应，其大气回波通过接收光学系统13接收后，被分波器14分成 0n回波和0ff回波信号。Off回波信号通过光纤滤波器A 15滤除背景光后，与 Off光源激光器5引出的种子光同时进入混频探测器A 17进行相干混频探测， 相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，其特征在于：Ｏｎ光源激光器的输出端通过气体池Ａ与探测器Ａ的输入端连接，探测器Ａ输出端与控制器Ａ输入端连接，控制器Ａ输出端与Ｏｎ光源激光器输入端连接；Ｏｎ光源激光器输出端与频移器输入端连接、频移器输出端与调制器输入端连接，调制器输出端与发射光学系统输入端连接；接收光学系统输出端与滤波器Ａ输入端连接，滤波器Ａ输出端与混频探测器Ａ输入端连接，Ｏｎ光源激光器输出端与混频探测器Ａ输入端连接；混频探测器Ａ输出端与滤波放大采样电路输入端连接，滤波放大采样电路输出端与用以发射系统控制指令，完成空间扫描和相关数据收集，并对差分吸收回波数据进行处理得到二氧化碳空间浓度分布信息的系统控制及二氧化碳数据反演处理装置的输入端连接；扫描驱动装置的输出端分别与发射光学系统和接收光学系统输入端连接。
【技术特征摘要】
1、一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装置，其特征在于On光源激光器的输出端通过气体池A与探测器A的输入端连接，探测器A输出端与控制器A输入端连接，控制器A输出端与On光源激光器输入端连接；On光源激光器输出端与频移器输入端连接、频移器输出端与调制器输入端连接，调制器输出端与发射光学系统输入端连接；接收光学系统输出端与滤波器A输入端连接，滤波器A输出端与混频探测器A输入端连接，On光源激光器输出端与混频探测器A输入端连接；混频探测器A输出端与滤波放大采样电路输入端连接，滤波放大采样电路输出端与用以发射系统控制指令，完成空间扫描和相关数据收集，并对差分吸收回波数据进行处理得到二氧化碳空间浓度分布信息的系统控制及二氧化碳数据反演处理装置的输入端连接；扫描驱动装置的输出端分别与发射光学系统和接收光学系统输入端连接。2、 根据权利要求1所述的一种基于差分吸收的远距离二氧化碳相干激光探测装 置，其特征在于所述装置中设有Off光源激光器，Off光源激光器的输出端通过 气体池B与探测器B的输入端连接，探测器B输出端与控制器B输入端连接，控 制器B输出端与Off光源激光器输入端连接；所述On光源激光器和Off光源激 光器的输出端通过波分复用器与所述频移器...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡以华，雷武虎，赵楠翔，郝士琦，蔡晓春，顾有林，
申请(专利权)人：中国人民解放军电子工程学院，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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