1.大氣污染物空間分布激光主動探測系統(tǒng),其特征在于:包括控制單元、激光發(fā)射單元、光學(xué)接收單元、信號探測和采集單元、空間轉(zhuǎn)換單元;
所述激光發(fā)射單元包括激光器、二倍頻晶體、三倍頻晶體、起偏器、擴(kuò)束器、發(fā)射器,激光器的控制端接入控制單元,三倍頻晶體的出射光經(jīng)過全反鏡射入起偏器,擴(kuò)束器的出射光經(jīng)過發(fā)射器中兩光學(xué)反射鏡反射后垂直發(fā)射至大氣;
所述光學(xué)接收單元包括光學(xué)接收望遠(yuǎn)鏡;
所述信號探測和采集單元包括數(shù)據(jù)采集器和探測器電源,所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端電連接至控制單元;
所述空間轉(zhuǎn)換單元包括水平承載機(jī)構(gòu)和垂直擺動機(jī)構(gòu);
其中,所述垂直擺動機(jī)構(gòu)固定在水平承載機(jī)構(gòu)上,所述垂直擺動機(jī)構(gòu)的擺動幅度在0°-25°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣污染物空間分布激光主動探測系統(tǒng),其特征在于,所述水平承載機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支撐(1)和第一底座(3);所述回轉(zhuǎn)支撐(1)固定在第一底座(3)上,所述第一底座(3)為一圓形金屬板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣污染物空間分布激光主動探測系統(tǒng),其特征在于:
所述垂直擺動機(jī)構(gòu)包括第二底座(4)和第三底座(7);
所述第二底座(4)與第三底座(7)通過鉸座(6)連接,所述鉸座(6)位于第二底座(4)的底部;
所述第二底座(4)與第三底座(7)之間還連接有伸縮機(jī)構(gòu)(2);所述伸縮機(jī)構(gòu)(2)位于第二底座(4)的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣污染物空間分布激光主動探測系統(tǒng),其特征在于,所述伸縮機(jī)構(gòu)(2)采用電動伸縮桿;所述電動伸縮桿的一端通過鉸接的方式固定在第二底座(4)上,所述電動伸縮桿的一端通過鉸接的方式固定在第三底座(7)上;所述第二底座(4)上固定有保護(hù)罩(5)。
5.大氣污染物空間分布激光主動探測方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟一,控制單元根據(jù)控制軟件設(shè)置參數(shù),通過串口控制激光器工作,激光器出射單脈沖激光,依次經(jīng)過二倍頻晶體、三倍頻晶體以及起偏器,最終出射單脈沖355nm脈沖激光,出射的355nm脈沖激光經(jīng)過全反鏡反射進(jìn)3倍率擴(kuò)束鏡,擴(kuò)束后的355nm脈沖激光被發(fā)射器內(nèi)的兩塊二維光學(xué)調(diào)整架上光學(xué)反射鏡垂直發(fā)射至大氣中;
步驟二,通過光學(xué)接收單元中的光學(xué)接收望遠(yuǎn)鏡收集反演大氣溫度、水汽和氣溶膠的光學(xué)特征波長大氣后向散射光信號;
步驟三,分別步驟二中的光信號會聚透鏡會聚至直徑8mm的光電倍增管陰極面上,實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換;光電倍增管電信號通過BNC信號線輸入給數(shù)據(jù)采集器;
步驟四,在數(shù)據(jù)采集器計數(shù)到控制軟件設(shè)置的采樣數(shù)后,控制單元通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)采集器緩存中的測量原始數(shù)據(jù)讀取到本地硬盤中,同時通過數(shù)據(jù)反演軟件數(shù)據(jù)處理得到大氣溫度、水汽和氣溶膠光學(xué)特性垂直廓線并展現(xiàn)在顯示屏上;
步驟五,通過給控制單元發(fā)出空間轉(zhuǎn)換測量命令,而后控制單元將空間轉(zhuǎn)換命令通過串口發(fā)給空間轉(zhuǎn)換單元;
步驟六,在空間轉(zhuǎn)換單元接收到空間轉(zhuǎn)換命令后,首先將垂直擺動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動一角度α0;然后啟動水平承載機(jī)構(gòu),使得垂直擺動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一周;
步驟七,再依次將垂直擺動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動α1、α2、……,αn。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大氣污染物空間分布激光主動探測方法,其特征在于,所述步驟六,在空間轉(zhuǎn)換單元接收到空間轉(zhuǎn)換命令后,首先將垂直擺動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動一角度α0;然后啟動水平承載機(jī)構(gòu),使得垂直擺動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一周;其中,0.5°<α0<1°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大氣污染物空間分布激光主動探測方法,其特征在于,所述步驟七,再依次將垂直擺動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動α1、α2、……,αn,其中n為1,2,……,25;其中,0°<α<1°。