[发明专利]一种瑞利多普勒激光雷达地面校准系统

摘要

一种瑞利多普勒激光雷达地面校准系统，由激光器产生的光束经过分束器分成两束，其中一小部分直接经过多模光纤送到第一探测器作为参考信号；绝大部分则通过扩束器扩束后再由反射镜导入密闭管道，激光被密闭管道内的空气散射后，散射信号被望远镜接收，然后通过多模光纤导入，送到标准具进行信号处理，透过标准具的信号由会聚透镜送到探测器进行进一步信号分析处理，最终探测器将信号处理的结果送至计算机。本发明通过向地面密闭容器内发射激光信号、接收和处理回波信号来获得精确的瑞利-布里渊散射频谱函数和频率响应函数对温度的依赖关系，为反演算法提供校准，提高了测量精度。

主权项

1.一种瑞利多普勒激光雷达地面校准系统，其特征在于包括：激光器（1）、分束器（2）、扩束器（3）、第一反射镜（4）、第二反射镜（5）、密闭管道（6）、望远镜（7）、准直器（9）、标准具（10）、会聚透镜（11）、探测器（12）和计算机（14）；激光器（1）产生的光束经过分束器（2）分成两束，其中一小部分直接经过第一多模光纤（13）送到准直器（9）作为参考信号，从而得到激光器（1）发出脉冲的频谱函数G_L(v)，并送至计算机（14）中；而绝大部分则通过扩束器（3）扩束后再由第一反射镜（4）和第反射镜（5）导入密闭管道（6），激光在密闭管道（6）内传播的过程中由管道内的空气分子散射得到后向散射信号，该后向散射信号被望远镜（7）接收，然后经过第二多模光纤（8）和准直器（9）送到标准具（10），标准具（10）作为鉴频器对不同频率的光具有选择透过性，标准具（10）的透过率函数H(v)为：H(v)=Tpe(1-Re1+Re){1+2Σn=1∞Rencos(2πnvvFSR1+cosθ02)sin c(2nvvFSR1-cosθ02)},]]>其中，为峰值透过率，R_e为入射光对应波长的有效反射率，v_FSR为自由谱间隔，R为对应波长的反射率，θ₀为入射光束发散角，透过标准具（10）的信号由会聚透镜（11）送到探测器（12）进行光强检测，即得到不同频率的实测透过率T_{Ray-Brillouin}(v)，最终探测器（12）将检测结果送至计算机（14），计算机（14）利用公式通过反卷积得到在零风速情况下得到的后向瑞利-布里渊散射信号频谱G_{Ray-Brillouin}(v)；此外，计算机（14）还控制和监测激光器（1）的工作状态及控制标准具（10）的腔长。