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、轉(zhuan)台(tai)和(he)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)等(deng)組(zu)成(cheng)，激(ji)光(guang)器(qi)將(jiang)電(dian)脈(mai)衝(chong)變(bian)成(cheng)光(guang)脈(mai)衝(chong)發(fa)射(she)出(chu)去(qu)
，光(guang)接(jie)收(shou)機(ji)再(zai)把(ba)從(cong)目(mu)標(biao)反(fan)射(she)回(hui)來(lai)的(de)光(guang)脈(mai)衝(chong)還(hai)原(yuan)成(cheng)電(dian)脈(mai)衝(chong)

，送(song)到(dao)顯(xian)示(shi)器(qi)。激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)能(neng)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)目(mu)標(biao)位(wei)置(zhi)（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

daqijiguangleidagumingsiyijiushitongguoshiyongjiguangleidalaishixianduidaqidetance。guowaitongguojiguangleidaduidaqijinxingjiancekaizhandebijiaozao，muqianyijianyouduogejiguangleidaguancezhan，qizhongbaokuoyidalinabulesiguancezhan、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2000年(nian)後(hou)發(fa)射(she)了(le)五(wu)顆(ke)搭(da)載(zai)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)儀(yi)器(qi)的(de)衛(wei)星(xing)，為(wei)地(di)球(qiu)科(ke)學(xue)提(ti)供(gong)了(le)大(da)量(liang)的(de)相(xiang)關(guan)數(shu)據(ju)。俄(e)羅(luo)斯(si)研(yan)製(zhi)了(le)一(yi)種(zhong)遠(yuan)距(ju)離(li)地(di)麵(mian)的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)毒(du)氣(qi)報(bao)警(jing)係(xi)統(tong)，這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong)是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)氣(qi)溶(rong)膠(jiao)的(de)特(te)性(xing)研(yan)究(jiu)獲(huo)得(de)的(de)，通(tong)過(guo)對(dui)化(hua)學(xue)毒(du)劑(ji)的(de)實(shi)時(shi)探(tan)測(ce)，從(cong)而(er)確(que)定(ding)毒(du)劑(ji)氣(qi)溶(rong)膠(jiao)雲(yun)的(de)離(li)地(di)高(gao)度(du)
、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、zhaoyanzengyanjiuyuandengzhuchixiachenggongyanzhichulewoguodiyitaimisanshejiguangleida，tongshikaizhanleyouguanyunheqirongjiaotexingdetancegongzuo。suizhejiguangleidazaidaqijiancefangmianyingyongdebuduanfazhan，muqianwoguoyijingjianli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。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。