激光雷達介紹

工作在紅外和可見光波段的
，以激光為工作光束的雷達稱為激光雷達。它由激光發射機、光學接收機、zhuantaihexinxichulixitongdengzucheng

，jiguangqijiangdianmaichongbianchengguangmaichongfashechuqu
，guangjieshoujizaibacongmubiaofanshehuilaideguangmaichonghaiyuanchengdianmaichong，songdaoxianshiqi。jiguangleidadezuoyongshinengjingqueceliangmubiaoweizhi（距離和角度）
、運動狀態（速度、振動和姿態）和形狀，探測、識別
、分辨和跟蹤目標。激光雷達采用脈衝或連續波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布裏淵散射、熒光

、多普勒等激光雷達。

大氣激光雷達介紹

大da氣qi激ji光guang雷lei達da顧gu名ming思si義yi就jiu是shi通tong過guo使shi用yong激ji光guang雷lei達da來lai實shi現xian對dui大da氣qi的de探tan測ce。國guo外wai通tong過guo激ji光guang雷lei達da對dui大da氣qi進jin行xing檢jian測ce開kai展zhan的de比bi較jiao早zao
，目mu前qian已yi建jian有you多duo個ge激ji光guang雷lei達da觀guan測ce站zhan，其qi中zhong包bao括kuo意yi大da利li那na不bu勒le斯si觀guan測ce站zhan、美國激光雷達觀測站、印度尼西亞斯馬特拉島觀測站等。其中，美國對空基激光雷達在大氣檢測方麵的應用較為成熟，1994 年9 月
，美國利用“發現號”航天飛機搭載激光雷達發射成功
，完成了世界上第一次激光雷達空間技術實驗（Lidar Inspace Technology Experience
，LITE）；又於2000nianhoufashelewukedazaijiguangleidayiqideweixing
，weidiqiukexuetigongledaliangdexiangguanshuju。eluosiyanzhileyizhongyuanjulidimiandejiguangleidaduqibaojingxitong，zheyixitongshitongguoduiqirongjiaodetexingyanjiuhuodede
，tongguoduihuaxuedujideshishitance
，congerquedingdujiqirongjiaoyundelidigaodu
、中心厚度以及斜距離等相關參數，從而為人們提供預警。此外，德國也研製出了一種可發出40 個不同頻率激光的連續波CO2 激光雷達，可識別和探測9~11 μm 波段光譜能量的化學戰劑，可為大氣環境的檢測提供有效的數據。與此同時
，國內對激光雷達的應用和研究也在迅猛發展，20 世紀六七十年代

，中國科學院大氣物理所在周秀驥院士
、呂達仁院士、趙(zhao)燕(yan)曾(zeng)研(yan)究(jiu)員(yuan)等(deng)主(zhu)持(chi)下(xia)成(cheng)功(gong)研(yan)製(zhi)出(chu)了(le)我(wo)國(guo)第(di)一(yi)台(tai)米(mi)散(san)射(she)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)，同(tong)時(shi)開(kai)展(zhan)了(le)有(you)關(guan)雲(yun)和(he)氣(qi)溶(rong)膠(jiao)特(te)性(xing)的(de)探(tan)測(ce)工(gong)作(zuo)。隨(sui)著(zhe)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)在(zai)大(da)氣(qi)檢(jian)測(ce)方(fang)麵(mian)應(ying)用(yong)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)已(yi)經(jing)建(jian)立(li)了 12個沙塵(chen)暴(bao)長(chang)期(qi)觀(guan)測(ce)站(zhan)。隨(sui)著(zhe)應(ying)用(yong)的(de)不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)，國(guo)內(nei)已(yi)有(you)許(xu)多(duo)單(dan)位(wei)開(kai)始(shi)運(yun)用(yong)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)大(da)氣(qi)參(can)數(shu)的(de)探(tan)測(ce)研(yan)究(jiu)

，如(ru)安(an)徽(hui)光(guang)學(xue)精(jing)密(mi)機(ji)械(xie)研(yan)究(jiu)所(suo)、中國海洋大學

、中國科學技術大學、上海光學精密機械研究所、武漢大學

、蘭州大學等。像國內某大氣顆粒物監測激光雷達就采用波長532 nm線偏振激光對大氣顆粒物進行遙感探測。雷達通過對532 nm垂直和水平偏振信號的探測
，解析大氣消光係數、退偏振比廓線、邊界層高度、光學厚度等參數，進而可獲取大氣顆粒物時空分布特征、汙染層時空變化、顆粒物輸送和沉降等信息。

激光雷達監測環境大氣的工作原理

   激ji光guang器qi發fa射she激ji光guang脈mai衝chong
，與yu大da氣qi中zhong的de氣qi溶rong膠jiao及ji各ge種zhong成cheng分fen作zuo用yong後hou產chan生sheng後hou向xiang散san射she信xin號hao，係xi統tong中zhong的de探tan測ce器qi接jie收shou回hui波bo信xin號hao
，並bing對dui其qi進jin行xing處chu理li分fen析xi，從cong而er得de到dao所suo需xu的de大da氣qi物wu理li要yao素su，具ju體ti原yuan理li如ru下xia圖tu所suo示shi。

數據采集卡需求

l  采樣率：20MS/s-60MS/s
；

l  精度：16bit；

l  通道數：2-4通道
；

l  數據需累加平均
；

l  支持多次觸發，連續存儲；

l  需持續運行，產品要求穩定可靠

解決方案

   激光雷達需要長期實時監測
，對采集卡性能穩定性、功耗
、同步性能、通道數、信噪比要求都比較高。北京熠新科技代理的德國Spectrum的m2i.49係列采集卡剛好符合激光雷達應用要求
，該係列卡采樣率最高能到60MS/s，最多支持8通道同步采集，精度為16bit，相比市麵上大多數12bit或14bit采集卡，能分辨出更細膩的信號
，同時，該采集卡自身信噪比水平控製得非常好。這都是Spectrum數據采集卡非常適合大氣激光雷達應用的一個重要原因。