[实用新型]用于气溶胶监测的激光雷达装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达装置，尤其涉及一种用于气溶胶监测的激光雷达装置。 

背景技术

激光雷达通过发射光学天线对激光进行准直扩束，发射到大气中，与大气气溶胶粒子相互作用，被散射与吸收，被散射的激光信号被激光雷达的接收光学天线接收，通过反演算法得到大气分子与气溶胶粒子的信息，是灰霾监测与预警不可缺少的技术手段。 

目前环境监测激光雷达发展迅速，但通常用于科学研究或实验室监测，一般需要与专门的计算机进行连接，而无法独立进行工作，数据集成传输困难，无法实现在线监测，其次目前的环境监测激光雷达系统复杂、体积庞大，无法户外独立运行，限制了其应用区域；亦或对安装环境要求较高，需要为其建立站房，增加了使用成本。 

实用新型内容

本实用新型的实施例的目的在于提供一种用于气溶胶监测的激光雷达以实现单机独立运行、数据集成存储和传输，从而能够实现气溶胶的在线监测。 

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案： 

一种用于气溶胶在线监测的激光雷达装置，包括：外壳和设置在所述外壳内的激光发射分系统、光电探测分系统、数控采集分系统，其中， 

所述激光发射分系统包括激光源和发射光学天线，激光源发出的激光经过光学发射天线向大气中发射。 

所述光电探测分系统包括：接收光学天线、空间滤波器、窄带滤光片、偏振模块以及两个单光子探测器，所述接收光学天线接收大气中的散射光信号，经过所述空间滤波器滤波和所述窄带滤光片滤除噪声光，然后经过偏振模块进行分光后，分别由两个单光子探测器接收后，将光学信号转换为电信号。 

所述数控采集分系统包括：多道光子计数器、嵌入式板卡、数据存储单元以及数据传输单元，其中， 

所述嵌入式板卡用于执行数据采集、数据存储以及数据传输的控制。 

所述多道光子计数器与所述单光子探测器以及嵌入式板卡连接，用于根据嵌入式板卡的控制指令，对两个所述单光子探测器输出的电信号进行数据采集，并将采集到的光子计数数据传输给所述嵌入式板卡。 

所述数据存储单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的指令，对所述嵌入式板卡输出的检测数据进行存储，所述检测数据至少包括所述光子计数数据。 

所述数据传输单元与所述嵌入式板卡连接，用于根据所述嵌入式板卡的指令，将所述嵌入式板卡输出的检测数据向外部装置传输。 

优选地，所述检测数据还包括所述激光雷达装置的地理位置信息和所述接收光学天线的方位角信息，所述激光雷达装置还包括位置姿态监控单元，所述位置姿态监控单元包括与所述嵌入式板卡连接的设置在所述外壳内的GPS模块和电子罗盘以及设置在所述外壳外部的GPS天线，所述GPS模块用于通过所述GPS天线接收GPS卫星信号并生成所述激光雷达装置所处的地理位置信息发送给所述嵌入式板卡，所述电子罗盘设置在所述接收光学天线上，用于测定所述接收光学天线的方位角信息并发送给所述嵌入式板卡。 

优选地，所述装置还包括扫描单元，与所述嵌入式板卡和所述外壳连接，用于根据所述嵌入式板卡的控制指令控制所述外壳在水平和/或垂直方向进行扫描运动。 

优选地，所述扫描单元的水平扫描范围为0-360度，垂直扫描范围0-90度，扫描角度分辨率为0.1度。 

优选地，所述扫描单元为设置在所述外壳底部的二维转台。 

优选地，所述检测数据还包括外部环境参数，所述激光雷达装置还包括设置在外壳外部的环境参数监控单元，用于对外部环境进行检测确定外部环境参数并发送给所述嵌入式板卡，所述外部环境参数包括环境温度和/或湿度或/和气压信息。 

优选地，所述装置还包括温度控制单元，与所述激光源和所述单光子探测器以及所述嵌入式板卡连接，用于根据嵌入式板卡的控制指令对所述外壳内的工作温度进行监控，如果超出预先设定的温度阈值，则关 闭所述激光源和所述单光子探测器。 

优选地，所述激光发射分系统还包括折转镜，激光源、发射光学天线以及转折镜依次同轴设置；所述光电探测分系统还包括中心反射镜，所述中心反射镜、所述接收光学天线、所述空间滤波器、所述窄带滤光片以及所述偏振模块依次同轴设置，所述激光发射分系统的轴线与所述光电探测分系统的轴线平行，所述激光源发出的激光经过转折镜反射后再通过中心反射镜的反射后，以所述光电探测分系统的轴线同轴的方式，向大气中发射。 

优选地，所述光学发射天线为伽利略望远镜结构。