[发明专利]一种高精度大气透过率测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种高精度大气透过率测量装置，其特征在于包括：激光器（1）、激光器尾纤（2）、第一光纤切换开光单元（3）、第一光纤（4）、发射端控制信号线（5）、光纤衰减器（6）、第二光纤（7）、光纤准直器（8）、第三光纤（9）、测量光路（10）、光纤接收准直器（11）、脉冲发生器（12）、第四光纤（13）、第二光纤切换开光单元（14）、接收端控制信号线（15）、探测器光纤（16）、探测器单元（17）、锁定放大器单元（18）、信号处理单元（19）；所述的激光器（1）通过激光器尾纤（2）连接至第一光纤切换开关单元（3）的输入端；所述的第一光纤切换开关单元（3）的输出端分别通过第一光纤（4）连接至光纤衰减器（6）、第二光纤（7）连接光纤准直器（8）；所述的光纤接收准直器（11）在光纤准直器（8）的对面，接收通过光纤准直器（8）发出的激光，之间作为被测的大气空间；所述的光纤接收准直器（11）通过第四光纤（13）连接到第二光纤切换开关单元（14）输入端；所述的光纤衰减器（6）通过第三光纤（9）也连接到第二光纤切换开关单元（14）输入端；所述的第二光纤切换开关单元（14）输出端通过探测器光纤（16）连接到探测器单元（17），探测器转换后的电信号传输至锁定放大器单元（18）上进行解调，解调后的信号传输至信号处理单元（19）通过相应的算法处理，计算大气透过率和消光系数；所述的脉冲发生器（12）通过发射端控制线（5）、接收端控制线（16）连接至第一光纤切换开关单元（3）、第二光纤切换开关单元（14）、锁定放大器单元（18），发送脉冲控制信号控制光纤切换开光单元和提供锁定放大器的参考信号。

2.根据权利要求1所述的高精度大气透过率测量装置，其特征于：所述激光器（1）采用带单模尾纤输出的半导体激光器，能够容易地实现高耦合效率的激光输出。

3.一种高精度大气透过率测量方法，其特征在于：实现步骤为：采用权利要求1所述的测量装置时，激光器（1）发出的激光经过激光器尾纤（2）后进入第一光纤切换开关单元（3），在脉冲发生器（12）的脉冲控制下，第一光纤切换开关单元（3）把输入的激光轮流切换输出：激光通过第一光纤（4）输入至光纤衰减器（6）并经过其衰减后通过第三光纤（9）进入第二光纤切换开关单元（14），并被导入至探测器光纤（16），作为监视光源强度的参考光；通过第二光纤（7）进入光纤准直器（8），经过光纤准直器（8）准直后进入开放空间作为测量光，测量光经过大气衰减的后进入光纤接收准直器（11），并通过第四光纤（13）导入至第二光纤切换开关单元（14）；第二光纤切换开关单元（14）在脉冲发生器（12）的脉冲控制下，把参考光、测量光轮流通过探测器光纤（16）导入到探测器单元（17）中，进过光电转化和前置放大后进入锁定放大器（18），并通过脉冲发生器（12）的脉冲处理后作为检波的参考信号，对输入的参考光信号、测量光信号进行相敏检波，得到测量光信号强度值V_C和参考光信号强度值V_R，并由信号处理单元（19）进行相应的算法处理，计算大气透过率和消光系数；所述的相应算法为：光纤衰减器的衰减系数a是已知的，通过的测量光信号强度值V_C、参考光信号强度值V_R，得到大气透过率τ：

τ=a·VCVR]]>

当发射端和接收端之间的距离L，可以得到该段距离上的大气消光系数σ：

σ=-1Lln(a·VCVR).]]>