专利名称 ---【 一种基于1μm~2μm气体分子吸收谱线的全光纤测风激光雷达 】

基本信息
申请号
CN201510535632.2
申请日
20150826
公开(公告)号
CN105137451B
公开(公告)日
20151209
申请(专利权)人
中国科学技术大学
申请人地址
230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
发明人
夏海云;上官明佳;窦贤康;薛向辉; 专利类型 发明专利
摘要
本发明公开了一种基于1μm~2μm气体分子吸收谱线的全光纤测风激光雷达,通过将出射激光锁定在气体分子吸收谱线的陡峭边缘上,通过检测大气回波信号在分子吸收谱线上的能量变化测量多普勒频移。本发明将1μm~2μm的气体分子封装在恒温恒压条件下的晶体光纤中,实现了基于气体分子吸收谱鉴频的多普勒测风激光雷达全光纤接收光路。同时,采用Galatry函数拟合气体分子吸收谱,相比于Voigt函数,提高了作为测风基准的分子吸收谱精度。本发明提出的基于1μm~2μm气体吸收谱鉴频的全光纤测风激光雷达具有频谱特性稳定、光路准直条件容易满足、结构紧凑、人眼相对安全、系统稳定、探测精度高等优点。
主权项
1.一种基于1μm~2μm气体分子吸收谱线的全光纤测风激光雷达,其特征在于,包括:连续激光器(1)、光纤隔离器(2)、强度调制器(3)、任意函数发生器(4)、光纤放大器(5)、光纤环形器(6)、延时光纤(7)、光学收发和扫描系统(8)、光纤布拉格光栅(9)、光纤分束器(10)、基于气体分子吸收谱线的鉴频器(11)、第一探测器(12)、第一采集卡(13)、第二探测器(14)、第二采集卡(15)与计算机(16),其中各器件连接关系为:连续激光器(1)的输出端与光纤隔离器(2)的输入端连接,光纤隔离器(2)的输出端与强度调制器(3)的输入端连接,强度调制器(3)的输出端与光纤放大器(5)的输入端连接,任意函数发生器(4)的输出端与强度调制器(3)的控制端连接;光纤放大器(5)的输出端与光纤环形器(6)输入端A连接,光纤环形器(6)的端口B与延时光纤(7)的输入端连接,延时光纤(7)的输出端与光学收发和扫描系统(8)的输入端连接,光纤环形器(6)的端口C与光纤布拉格光栅(9)的输入端连接,光纤环形器(6)的端口D与光纤分束器10的输入端连接;光纤分束器(10)包含输出端A与输出端B;其中的输出端A与基于气体分子吸收谱线的鉴频器(11)的输入端连接,基于气体分子吸收谱线的鉴频器(11)的输出端与第一探测器(12)的输入端连接,第一探测器(12)的输出端与第一采集卡(13)的输入端连接;光纤分束器(10)的输出端B与第二探测器(14)的输入端连接,第二探测器(14)的输出端与第二采集卡(15)的输入端连接;第一采集卡(13)的输入端和第二采集卡(15)的输入端分别接入计算机(16);所述基于气体分子吸收谱线的鉴频器(11)包括:晶体光纤及连接在该晶体光纤两端的单模光纤;风速反演过程如下:通过扫描连续激光器的频率获得在特定压强和温度下的气体分子吸收谱,其中连续激光器要求线宽小于1MHz;采用Galatry函数拟合测量获得的气体分子吸收谱,利用该吸收谱线作为风速反演的基准,计算风速测量的灵敏度;根据要求的时间分辨率和空间分辨率采集得到每个距离门的信号;计算第一探测器(12)探测的信号和第二探测器(14)探测的信号的比值,根据气体分子吸收谱,计算每个距离门的频率;激光出射频率根据延时光纤(7)的后向散射信号获得,激光出射频率和后向散射信号位于气体分子吸收谱的陡峭边缘上;计算风速引起的多普勒频移,即后向散射信号的频率与激光出射频率的差值,根据多普勒频移υD和径向风速VLOS的关系式VLOS=υD·λ/2,计算激光径向风速;扫描获得不同激光径向的风速信息,合成计算风速大小和风向信息。

 

IPC信息
IPC主分类号
G01S17/95

 

法律状态信息
法律状态公告日
20151209
法律状态
公开 法律状态信息
CN201510535632 20151209 公开 公开
法律状态公告日
20160106
法律状态
实质审查的生效 法律状态信息
CN201510535632 20160106 实质审查的生效 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 17/95申请日:20150826
法律状态公告日
20180706
法律状态
授权 法律状态信息
CN201510535632 20180706 授权 授权

 

代理信息
代理机构名称
北京凯特来知识产权代理有限公司 11260
代理人姓名
郑立明;郑哲


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