微脈沖氣溶膠激光雷達(dá)
MPAL-Gen2掃描式激光雷達(dá)工作波長532 nm，系統(tǒng)硬件主要由激光發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、三維掃描系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備供電與通訊系統(tǒng)等組成，激光雷達(dá)光學(xué)部分和電學(xué)部分相對(duì)獨(dú)立，防止相互干擾。激光雷達(dá)實(shí)物圖如下所示。
掃描式微脈沖激光雷達(dá)具有結(jié)構(gòu)緊湊、三維掃描、人眼安全和全天時(shí)探測(cè)等特點(diǎn)，能夠連續(xù)高精度地探測(cè)大氣氣溶膠、云和邊界層的三維時(shí)空分布信息。該型激光雷達(dá)主要由光學(xué)收發(fā)模塊、機(jī)械掃描控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊三部分組成，采用二極管抽運(yùn)Nd:YAG固體激光器為光源，工作波長532 nm，可以在7 kHz重復(fù)頻率下發(fā)射能量60 μJ的脈沖激光，激光通過10倍擴(kuò)束鏡壓縮發(fā)散角***120 μrad后經(jīng)反射鏡（M1,M2）調(diào)節(jié)角度射入大氣。與大氣中各成分相互作用產(chǎn)生的后向散射光由200 mm口徑施密特-卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡接收，經(jīng)焦平面處可調(diào)小孔（PH）和后繼1 nm窄帶干涉濾光片（IF）減弱背景光干擾后，通過平面凸透鏡（L1,L2,焦距f = 30 mm）聚焦在光子計(jì)數(shù)型光電倍增管光敏面上。光電轉(zhuǎn)換后電信號(hào)送入外圍設(shè)備互連（PCI）總線型光子計(jì)數(shù)卡量化、累積與記錄。
掃描控制單元采用雙轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)計(jì)，雷達(dá)出射光束可以在方位角0°***360°、俯仰角 0°***180°區(qū)間連續(xù)變化，使得該型激光雷達(dá)具備常規(guī)時(shí)間-高度顯示 (Time Height Indicator, THI)連續(xù)觀測(cè)模式以外，增加距離-高度(Range Height Indicator, RHI)、平面-位置 (Plane Position Indicator, PPI)掃描模式，能夠根據(jù)需求實(shí)時(shí)靈活地獲得周圍大氣氣溶膠、云的三維時(shí)空分布信息。
微脈沖氣溶膠激光雷達(dá)
表1. 掃描式激光雷達(dá)技術(shù)參數(shù)
激光器類型 | LD-pumped 固體激光器 |
波長 | 532 nm |
單脈沖能量 | 30 μJ 不穩(wěn)定度≤4% |
脈沖寬度 | 10 ns |
重復(fù)頻率 | 7 kHz |
發(fā)散角 | 50 μrad |
望遠(yuǎn)鏡口徑 | 70 mm |
距離分辨率 | 3.75 m\7.5 m\15 m\30 m（軟件可調(diào)） |
時(shí)間分辨率 | 30s\1 min\5 min （軟件可調(diào)） |
水平探測(cè)距離 | ≥ 10 km |
垂直探測(cè)距離 | ≥ 15 km |
方位角掃描范圍 | 0 o - 360 o |
方位角掃描速度與誤l差 | 0.01 o - 12 o/s ±0.1 o |
俯仰角掃描范圍 | -45o - 90o |
方位角掃描速度與誤l差 | 0.01 o - 5 o/s ±0.1 o |
工作環(huán)境溫度 | -25℃ - 55℃ |
工作濕度 | 10% - 95% |
電源供應(yīng) | 單相，AC220V±15%，50 Hz±5% |
