一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置的制作方法

本技术属于标定设备，尤其涉及一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置。

背景技术：

1、水汽是水在大气中的气态形式，它在大气中的含量很小，但却是大气中最活跃的成分，因为水汽是大气温度变化范围内唯一可以发生相变的成分，所以它在天气过程，气候变化，地气系统的能量交换等过程中具有极其重要的作用。目前用来测量水汽垂直分布的技术手段主要有气象探空气球、微波辐射计、拉曼系统等。其中拉曼系统作为一种主动的光学遥感测量工具，通过接收发射激光激发的氮气分子和水汽分子的振动转动拉曼散射回波信号来得到水汽混合比，由于其较高的空间分辨率和灵敏度以及简单的数据反演算法，在大气水汽的测量上受到广泛的关注。

2、为了提高水汽拉曼系统的探测精度，需对其进行标定。目前常见的水汽拉曼系统标定方式是通过气象梯度塔法或无线电探空仪法实现的。气象梯度塔上按照高度部署有温度传感器，根据不同高度的温度传感器采集的温度数据可以获得温度廓线。然而，气象梯度塔法的探测高度受塔高限制，探测高度范围通常不超过百米，在大气层中，该高度范围对应的温度梯度较小，影响了激光雷达标定结果的准确性。无线电探空仪法则是通过无线电探空仪的感应元件在无线电探空仪上升过程中分别测量不同高度对应的大气温度等数据，从而得到温度廓线。但是，无线电探空仪法探测高度大，能够获得较大的温度梯度，但无线电探空仪在上升过程中会逐渐产生偏移，导致探测数据与真实位置廓线存在一定误差。

3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

4、现有的水汽拉曼系统标定方式容易受到外部环境的影响，影响了激光雷达标定结果的准确性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置。

2、本实用新型是这样实现的，一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置设置有：

3、拉曼激光雷达和检测箱；

4、所述检测箱内部开设有标定腔，所述检测箱左端开设有与拉曼激光雷达对齐的光束输入口，所述检测箱另一侧嵌装有与光束输入口水平对齐的探测器，所述探测器通过连接线路与拉曼激光雷达连接；

5、所述标定腔下端通过螺栓固定有支撑底板，所述支撑底板上侧右端固定有水汽发生器，所述水汽发生器通过连接管路与标定腔连通；

6、所述标定腔里侧固定有温度传感器、湿度传感器和气压传感器，所述检测箱外侧嵌装有控制面板，所述水汽发生器、温度传感器、湿度传感器和气压传感器分别通过连接线路与控制面板连接。

7、进一步，所述光束输入口中间安装有与标定腔连通的输入接头，所述输入接头外端通过输入光纤与拉曼激光雷达的输出端连通。

8、进一步，所述输入接头与探测器之间设置有衰减片，衰减片通过支架连接在探测器里端。

9、进一步，所述拉曼激光雷达和检测箱外侧均嵌装有数据传输接头，两个数据传输接头通过数据传输线路连接，检测箱的数据传输接头里端通过连接线路与控制面板连接。

10、进一步，所述支撑底板底部通过螺纹安装有多个水平调节支脚，所述水平调节支脚底部固定有支撑圆盘。

11、进一步，所述标定腔内壁为粗糙面，所述标定腔内壁涂覆有黑色物质涂层。

12、结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

13、第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本实用新型的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本实用新型技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

14、本实用新型通过设置有与拉曼激光雷达配合的检测箱，可以利用拉曼激光雷达获得近地面水平距离处的h2o和n2振动转动拉曼散射信号强度，并利用检测箱获得该位置处的温度、湿度和气压数据，即可标定水汽拉曼激光雷达系统常数，避免了常规的标定方式容易受到时域变化引起精度大大降低的问题，提高了标定方法的精度和便利性。

15、本实用新型通过在输入接头与探测器之间设置有衰减片，可以避免拉曼激光雷达的输出光束功率过大时对探测器造成损坏；通过将拉曼激光雷达与控制面板通过数据传输线路连接，可以将拉曼激光雷达的检测数据进行实时显示；通过支撑底板底部的水平调节支脚可以对水平性进行调节，支撑圆盘提高了支撑的稳定性；通过标定腔内壁设置为粗糙面且涂覆有黑色物质涂层，可以避免激光光束受到标定腔内部反射光线的影响，进一步提高检测准确度；通过将拉曼激光雷达和标定腔通过输入光纤连通，可以进一步避免光束传输中受到外部影响。

16、第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本实用新型所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

17、本实用新型能够有效避免常规的标定方式容易受到时域变化引起精度降低的问题，提高了标定方法的精度和便利性。

技术特征：

1.一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置设置有：

2.如权利要求1所述的用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述光束输入口中间安装有与标定腔连通的输入接头，所述输入接头外端通过输入光纤与拉曼激光雷达的输出端连通。

3.如权利要求2所述的用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述输入接头与探测器之间设置有衰减片，衰减片通过支架连接连接在探测器里端。

4.如权利要求1所述的用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述拉曼激光雷达和检测箱外侧均嵌装有数据传输接头，两个数据传输接头通过数据传输线路连接，检测箱的数据传输接头里端通过连接线路与控制面板连接。

5.如权利要求1所述的用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述支撑底板底部通过螺纹安装有多个水平调节支脚，所述水平调节支脚底部固定有支撑圆盘。

6.如权利要求1所述的用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，其特征在于，所述标定腔内壁为粗糙面，所述标定腔内壁涂覆有黑色物质涂层。

技术总结
本技术属于标定设备技术领域，公开了一种用于水汽测量拉曼激光雷达系统的标定装置，检测箱内部开设有标定腔，检测箱左端开设有与拉曼激光雷达对齐的光束输入口，检测箱另一侧嵌装有与光束输入口水平对齐的探测器；标定腔下端通过螺栓固定有支撑底板，支撑底板上侧右端固定有水汽发生器；标定腔里侧固定有温度传感器、湿度传感器和气压传感器，检测箱外侧嵌装有控制面板。本技术通过设置有与拉曼激光雷达配合的检测箱，可以利用拉曼激光雷达获得近地面水平距离处的H<subgt;2</subgt;O和N<subgt;2</subgt;振动转动拉曼散射信号强度，并利用检测箱获得该位置处的温度、湿度和气压数据，即可标定水汽拉曼激光雷达系统常数，提高了标定方法的精度和便利性。

技术研发人员：田斌,察豪,李联,李德阳,周孟龙,孙立东,范润龙,陈子豪,郭强
受保护的技术使用者：田斌
技术研发日：20230117
技术公布日：2024/1/12