[发明专利]激光前向散射云滴谱探测系统

摘要

本发明涉及一种激光前向散射云滴谱探测系统，利用空气中的微小水汽粒子对激光的米氏前向散射信号来测量水汽的谱分布和大气中的水汽含量。采用均匀强度红光半导体激光器作为照射源，通过激光束准直、聚焦，在空间中划出一定大小的采样区。通过采样区的粒子对激光产生散射信号，经过对前向散射信号的测量、景深内粒子判定，双通道弱信号探测等手段，能够实现对尺度为2‑50μm的云粒子分布的测量。本发明具有体积小，结构紧凑，实时测量，测量精度高的特点，在实时指挥人工增雨作业、确定云粒子分布、云物理学研究等均能得到广泛应用。

主权项

一种激光前向散射云滴谱探测系统，其特征在于，包括：探头，包括探头基体和探头支架，探头基体包括箱体(1)，箱体(1)包括平行设置且各自独立密封的探头第一臂(22)和探头第二臂(23)，探头第一臂(22)内设置激光发射系统、聚焦光学系统，探头第二臂(23)内设置散射光收集系统、信号探测系统；探头第一臂(22)和探头第二臂(23)上设置有位置相对的第一窗口镜(10)和第二窗口镜(10’)；激光发射系统发出光束，光束经聚焦光学系统聚焦，经由第一窗口镜(10)射向第二窗口镜(10’)，光束在第一窗口镜(10)和第二窗口镜(10’)之间形成空间采样区(11)，进入探头第二臂(23)的光束经散射光收集系统遮挡直射光、收集云粒子前向散射光、控制景深，进一步传输至信号探测系统，用于实现散射脉冲信号的光电转换，输出电信号；信号探测电路系统，设置在探头第一臂(22)和探头第二臂(23)之间的连接箱体中，信号探测电路系统包括信号放大电路(16)，与信号探测系统通过传输电缆(17)连接，实现电信号的放大输出；信号处理和控制电路系统，设置在箱体(1)外部的电子箱机箱(20)中，其包括信号处理和控制电路(21)，通过传输电缆(17)连接信号放大电路(16)和外部计算机系统(18)，经信号放大电路(16)放大后的信号送到信号处理和控制电路(21)，信号处理和控制电路(21)将测量到的最大信号幅度与分离测量的粒子散射参考电压信号进行比较，输出值经传输电缆(17)送入计算机系统(18)，对数据作进一步处理，计算得出大气中的云滴谱数据，并由计算机系统(18)显示输出。