申请/专利权人：西安理工大学

申请日：2021-01-27

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN112904308B

主分类号：G01S7/481

分类号：G01S7/481;G01S7/483;G01S17/95

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2021.06.22#实质审查的生效;2021.06.04#公开

摘要：本发明公开的探测云相态及云水含量的激光雷达系统，包括激光发射系统、接收系统、偏振和光谱分析系统和数据采集处理器。本发明的探测方法包括：1、探测得到四路大气后向散射回波信号功率，2、计算得到拉曼法反演消光系数和大气后向散射圆退偏比，3、计算云层的积分后向散射系数和积分退偏比，4、判断云层状况并分别计算云水含量和冰水含量。本发明根据退偏比数值和消光系数数值对云相态进行识别，实现了云相态的高精度识别和云水含量的高精度评估。

主权项：1.探测云相态及云水含量的激光雷达系统的使用方法，采用一种探测云相态及云水含量的激光雷达系统来实现，具体结构为：包括激光发射系统、接收系统、偏振和光谱分析系统和数据采集处理器21，所述的接收系统为望远镜3，所述的激光发射系统包括激光器1及所述激光器1出射光路上设置的第一玻片2，所述激光器1的光轴与望远镜3的光轴平行，所述第一玻片2的方位角与所述激光器1发出水平振动偏振光的夹角为45度，所述的激光器1采用Nd:YAG脉冲激光器，发射的激光波长为355nm和1064nm，所述的偏振和光谱分析系统包括依次设置在所述望远镜3光路上的准直镜4和第一分色镜5，所述第一分色镜5的反射光路上设置有第二分色镜6，所述第二分色镜6的反射光路上依次设置有第一窄带滤光片7、第一汇聚镜8和第一探测器9，所述第二分色镜6的透射光路上依次设置有第二窄带滤光片10、第二汇聚镜11和第二探测器12；所述第一分色镜5的透射光路上依次设置有第二玻片13和偏振分光镜14，所述偏振分光镜14的反射光路上设置有第三窄带滤光片15、第三汇聚镜16和第三探测器17，所述偏振分光镜14的透射光路上设置有第四窄带滤光片18、第四汇聚镜19和第四探测器20；所述第一探测器9、第二探测器12、第三探测器17和第四探测器20均与数据采集处理器21信号连接，所述的准直镜4为口径25.4mm，焦距为75mm的非球面镜；所述的第一分色镜5分离355nm、387nm和1064nm；所述的第二分色镜6以387nm和355nm分色；所述的第一窄带滤光片7带宽为0.5nm，中心波长为355nm；所述的第一汇聚镜8口径为25.4mm、焦距为50mm；所述的第二窄带滤光片10的带宽为0.5nm，中心波长为387nm；所述的第三窄带滤光片15的带宽为1nm，中心波长为1064nm；所述的第四窄带滤波片18的带宽为1nm，中心波长为1064nm，其特征在于，按以下步骤实施：步骤1.利用激光雷达系统探测得到四路大气后向散射回波信号功率，第一探测器9探测到355nm的后向功率为P1，第二探测器12探测到387nm信号的后向功率为P2，第三探测器17探测到的1064nm信号的后向功率为P3，第四探测器20探测到的1064nm信号的后向功率为P4；步骤2.将步骤1得到的回波信号功率P1和P2代入公式1，计算得到被探测大气中的355nm的拉曼法反演消光系数αλ355,r： 根据公式2计算得到大气后向散射系数βλ355,r 将步骤1得到的回波信号功率P3和P4，代入公式3计算得到大气后向散射圆退偏比δcirc； 根据圆退偏比来计算得到线退偏比 步骤3.计算云层的积分后向散射系数β′和积分退偏比δ′ 步骤4.水云的云积分后向散射系数随着云积分退偏比的增加而减小，呈明显的负相关性；冰云的云积分后向散射系数随着云积分退偏比的增加而增加，呈现正相关性，根据后向散射系数的变化情况来判断所探测云层为水云或冰云；如果为水云，则根据拉曼法反演消光系数α和退偏比δ′来判断云水含量LWC，按照如下式计算： 如果为冰云，则根据拉曼法反演消光系数α和公式7推算得出有效半径Re，进而按照如下公式9计算得出冰云中的冰水含量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安理工大学 探测云相态及云水含量的激光雷达系统及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD