高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，利用目標(biāo)跟蹤裝置獲取透過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光，利用高度相干性的窄線寬激光器作為本振激光，將透過大氣層的信號(hào)光和本振激光在外差探測(cè)器中進(jìn)行光學(xué)混頻，并依次經(jīng)過中頻濾波器和平方律探測(cè)器后，再次送入到帶通濾波器中濾除噪聲，并最終被計(jì)算機(jī)采集得到透過大氣層的信號(hào)光和本振激光合束產(chǎn)生的外差信號(hào)，對(duì)該外差信號(hào)進(jìn)行處理，獲取透過大氣層的微弱信號(hào)光的高分辨率光譜，用于整層大氣透過率的實(shí)時(shí)測(cè)量，可用于大氣光學(xué)、氣象研究和大氣污染監(jiān)測(cè)、探測(cè)等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、實(shí)時(shí)在線測(cè)量高光譜分辨率的整層大氣透過率。
【專利說明】
高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分辨率整層大氣透過率測(cè)量領(lǐng)域，是一種基于激光外差測(cè)量方法結(jié) 合星光跟蹤實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率整層大氣透過率實(shí)時(shí)測(cè)量的方法。本方法屬于光學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 整層大氣透過率是反映大氣輻射傳輸特性的重要參數(shù)，在大氣輻射、地球資源遙 感、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、目標(biāo)識(shí)別等問題的研究中具有重要意義。特別是高分辨率整層大氣透過 率的測(cè)量，除了可以應(yīng)用于上述研究之外，還可以應(yīng)用于遠(yuǎn)距離或整層大氣透過率，多組分 溫室氣體廓線反演等領(lǐng)域。常見的整層大氣透過率測(cè)量裝置，如太陽輻射計(jì)和傅立葉變換 光譜儀，難以兼顧高分辨率和便攜機(jī)動(dòng)的應(yīng)用需求，本發(fā)明涉及的方法可以實(shí)現(xiàn)高分辨整 層大氣透過率實(shí)時(shí)測(cè)量和便攜機(jī)動(dòng)的外場(chǎng)應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明基于激光外差光譜技術(shù)，把利用目標(biāo)跟蹤裝置捕獲到的太陽光(或星光)和 窄線寬紅外激光在外差探測(cè)器中進(jìn)行光學(xué)混頻，對(duì)測(cè)量得到的光學(xué)混頻信號(hào)（即外差信號(hào)） 進(jìn)行后期處理，可以獲取太陽光（或星光)透過整層大氣的透過率信息。在穩(wěn)定晴朗天氣對(duì) 儀器進(jìn)行朗利標(biāo)定(有水汽吸收波段采用改進(jìn)的朗利標(biāo)定），標(biāo)定后，可用于整層大氣透過 率的測(cè)量。該方法克服了傳統(tǒng)傅立葉變換光譜儀無法兼顧高分辨率和便攜性以及測(cè)量時(shí)間 長的不足;和太陽輻射計(jì)相比，分辨率得到了極大的提高，可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、實(shí)時(shí)在線測(cè)量 以及高光譜分辨率的整層大氣透過率測(cè)量。既保留了太陽輻射計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，又具有激光器窄 線寬的優(yōu)點(diǎn)，故有極高的光譜分辨率和較高的噪聲抑制性能，可應(yīng)用于大氣光學(xué)、氣象研究 和空氣污染監(jiān)測(cè)、探測(cè)等領(lǐng)域。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] 高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:利用目標(biāo)跟蹤裝置獲取透 過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光，利用高度相干性的窄線寬激光器作為本振激光，將 透過大氣層的信號(hào)光和本振激光在外差探測(cè)器中進(jìn)行光學(xué)混頻，并依次經(jīng)過中頻濾波器和 平方律探測(cè)器后，再次送入到帶通濾波器中濾除噪聲，并最終被計(jì)算機(jī)采集得到透過大氣 層的信號(hào)光和本振激光合束產(chǎn)生的外差信號(hào)，該外差信號(hào)帶有太陽光或星光透過整層大氣 的透過率信息，對(duì)該外差信號(hào)進(jìn)行朗利法標(biāo)定獲得所采用的外差探測(cè)器的標(biāo)定系數(shù)后，獲 取透過大氣層的微弱信號(hào)光的高分辨率光譜，用于整層大氣透過率的實(shí)時(shí)測(cè)量，具體如下：
[0006] (1)、根據(jù)透過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光與窄線寬本振激光在外差探測(cè) 器中進(jìn)行混頻，將該外差信號(hào)依次經(jīng)過低通中頻濾波器、平方律特性探測(cè)器、帶通濾波器處 理后，得到的功率信號(hào)與本振激光功率以及本振激光中心波長附近信號(hào)光的光功率成正比 關(guān)系；
[0007] (2)、通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制并掃描窄線寬本振激光發(fā)射的波長、功率以及外差信號(hào) 的功率，將采集到的外差信號(hào)的功率與本振激光的功率進(jìn)行歸一化，即得到本振激光波長 掃描范圍內(nèi)的太陽光或星光透過整層大氣的光譜；
[0008] (3 )、選擇合適天氣對(duì)該波段光譜信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后即可反演獲取該波段光透 過整層大氣的透過率信息。
[0009] 所述的本振激的波長和以及外差探測(cè)器的工作波段可以根據(jù)探測(cè)波段進(jìn)行選擇， 用于實(shí)現(xiàn)不同波段的整層大氣透過率的測(cè)量。
[0010] 所述的低通濾波器為電子器件濾波器而非光學(xué)濾波器件，濾掉光學(xué)混頻信號(hào)中的 高頻信息信號(hào)，僅保留中頻信息信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)透過大氣層的微弱信號(hào)光的高分辨率。
[0011] 所采用的電子濾波器件的帶寬為百兆赫茲，與之對(duì)應(yīng)的光譜分辨率約為外差探測(cè) 器探測(cè)帶寬的2倍，與此對(duì)應(yīng)的光譜分辨率優(yōu)于O.Olcnf 1，該分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常見的太陽輻 射計(jì)的分辨率，且和高分辨率傅立葉變換光譜儀的分辨率相當(dāng)。
[0012] 所采用的平方律探測(cè)器，可將外差電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為功率信號(hào)，從而使得采集的功 率信號(hào)正比于信號(hào)光和本振光的功率。
[0013] 高分辨整層大氣透過率測(cè)量方法是利用激光外差技術(shù)來獲取信號(hào)光光譜信號(hào)的 裝置，當(dāng)星光為太陽光時(shí)，利用激光外差技術(shù)來獲取信號(hào)光光譜信號(hào)的裝置，采用的裝置包 括了太陽光獲取部分、外差混頻部分、本振激光波長測(cè)量部分等。
[0014]太陽光或星光獲取部分由高精度目標(biāo)跟蹤裝置來完成。目標(biāo)跟蹤裝置通過當(dāng)前經(jīng) 煒度、時(shí)間等信息來計(jì)算太陽或星的方位角和天頂角或者通過目標(biāo)成像的位置計(jì)算相對(duì)偏 移量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使目標(biāo)跟蹤裝置實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)并收集太陽光或星光。本振激光由激光控制 器控制的可調(diào)諧窄線寬激光器提供。
[0015] 收集到的太陽光或星光與本振激光在合束鏡上進(jìn)行合束，合束后的光束通過透鏡 聚焦在外差探測(cè)器上，經(jīng)外差探測(cè)器探測(cè)產(chǎn)生的光電流中包括反映太陽光或星光和本振激 光功率的低頻信號(hào)、本振激光與太陽光或星光混頻形成的外差信號(hào)。由于太陽光或星光是 一個(gè)寬帶光源，所以由太陽光或星光和本振激光拍頻形成的外差電信號(hào)也是一個(gè)寬帶信 號(hào)。外差信號(hào)在時(shí)域上的表述類似于帶限白噪聲，其帶寬由處理電路決定；同時(shí)，由于本振 激光的線寬非常窄，外差信號(hào)的功率正比于激光功率以及激光中心波長附近太陽光的光功 率。太陽光經(jīng)過大氣傳輸時(shí)，在特定波段上被氣體分子吸收，從而導(dǎo)致該波段太陽光功率的 衰減。相應(yīng)地，外差信號(hào)的功率也隨之減小。掃描本振激光的波長，外差信號(hào)的功率變化情 況就可以用來獲取太陽光功率隨波長變化的信息，即太陽光透過整層大氣的光譜。實(shí)際測(cè) 量時(shí)，計(jì)算機(jī)控制激光控制器來掃描可調(diào)諧窄線寬激光器的中心波長，外差信號(hào)的功率密 度通過外差探測(cè)器內(nèi)的肖特基二極管轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來測(cè)量。通過采集卡記錄對(duì)應(yīng)波長上 鎖相的輸出信號(hào)，即得到了該波段的太陽吸收光譜信息。
[0016] 本發(fā)明的工作原理如下：
[0017] 激光外差探測(cè)技術(shù)利用激光的高度相干性和探測(cè)器的平方律特性，可以實(shí)現(xiàn)利用 功率較高的本振激光提取極其微弱信號(hào)光的目的，其探測(cè)原理如圖1所示。信號(hào)光1和本振 激光2首先通過合束器3進(jìn)行合束匹配，然后由快響應(yīng)光電探測(cè)器4,也叫外差探測(cè)器進(jìn)行探 測(cè)。為便于分析，假設(shè)兩束光都是理想的單色光，即：本振激光Elo = Alocos ? Lot，信號(hào)光Es = AsCOS c〇st。外差探測(cè)器探測(cè)到的輸出電流為：
[0018] i = a(AL〇cos co L〇t+Ascos co st )2 (1)
[0019]忽略外差探測(cè)器無法探測(cè)的高頻項(xiàng)，則探測(cè)到的中頻電流信號(hào)為：
[0020] iiF = aAL〇Ascos( c〇L〇-ws)t (2)
[0021]信號(hào)功率：
[0022] PiF=(iiF)2R = 2a2PL〇PsR (3)
[0023] 信號(hào)光一般為太陽或星光或者其他熱輻射光源，這些光源都可以等效成一個(gè)特定 溫度的黑體。寬帶光可以表不成單色光的波列之和，寬帶光的每個(gè)光波長分量與本振激光 在光電探測(cè)器上形成的外差電流信號(hào)分量滿足如下規(guī)律:其信號(hào)頻率為對(duì)應(yīng)光分量與本振 激光的光頻率之差、信號(hào)功率與對(duì)應(yīng)光分量的強(qiáng)度成正比。所有外差信號(hào)分量相疊加形成 了具有一定頻率寬度的外差信號(hào)，通過后續(xù)的電子學(xué)濾波，使得外差探測(cè)具有很高的光譜 分辨率。
[0024] 利用該方法測(cè)量整層大氣透過率或者整層大氣透過光譜時(shí)，需要對(duì)外差信號(hào)進(jìn)行 標(biāo)定。選擇晴朗穩(wěn)定天氣，假設(shè)大氣由若干平行平面層組成，在某一給定的太陽位置（用太 陽天頂角9表示)時(shí)，根據(jù)比爾-朗伯定律，在地面上所觀測(cè)到的波長為A的直接太陽輻射的 輻照度F(A)可表示為：
(4)
[0026]其中，F(xiàn)o(A)為日地平均距離處大氣頂?shù)奶栔鄙漭椪斩龋瑃(A)是波長為A的總大 氣光學(xué)厚度，m(0)是沿天頂角0的光路上的相對(duì)大氣質(zhì)量，（do/d)2是日-地距離修正因子，用 來修正大氣上界太陽直射輻照度。（do/d) 2采用公式
(5)
[0028] d是測(cè)量當(dāng)天的日地距離，do是日地平均距離，J是從1月1日起到當(dāng)天的累計(jì)天數(shù) (0~365)。
[0029]太陽光度計(jì)測(cè)得的信號(hào)電壓值V(A)正比于探測(cè)器在儀器視場(chǎng)角內(nèi)接收的太陽輻 照度，式(4)可改寫為
(6)
[0031] 以大氣質(zhì)量m(0)為自變量，ln[V(A)/(do/d)2]為變量在直角坐標(biāo)系中作圖，可以得 到散點(diǎn)圖，利用線性擬合散點(diǎn)圖可得一條直線，這條直線的截距l(xiāng)nVo(A)就是外差信號(hào)的標(biāo) 定常數(shù)，斜率是大氣總光學(xué)厚度t(A)。
[0032] 該標(biāo)定方法是目前在相關(guān)研究中最為普遍采用的標(biāo)定方法，也叫朗利標(biāo)定法 (Liou K N.An introduction to atmospheric radiation.New York:Academic Press, 1980.43~46)，只要大氣條件合適(理想的標(biāo)定天氣條件），標(biāo)定可以得到足夠高的精度，同 時(shí)可以通過多次標(biāo)定并進(jìn)行相互比較來檢驗(yàn)標(biāo)定精度。標(biāo)定后即可用于高分辨率整層大氣 透過率測(cè)量。
[0033] 該方法具有如下特點(diǎn):a)對(duì)微弱信號(hào)光具有放大作用:外差信號(hào)的幅值，不僅僅與 信號(hào)光的功率有關(guān)，還與本振激光的功率有關(guān)。本振激光功率越大，外差信號(hào)的幅度也將隨 之放大。b)高的光譜分辨率:外差系統(tǒng)的光譜分辨率主要由本振激光線寬和外差探測(cè)器、中 頻濾波器、平方律探測(cè)器以及帶通濾波器的帶寬確定，在保證一定信噪比的情況下，系統(tǒng)可 以達(dá)到很高的光譜分辨率。因而激光外差技術(shù)非常適合用于大氣成分的高靈敏度、高光譜 分辨率被動(dòng)探測(cè)，以及高分辨率整層大氣透過率測(cè)量。C)通過改變本振激光源的波長和選 取不同波段外差探測(cè)器，可以測(cè)量不同波段的高分辨整層大氣透過率，從而反演大氣中氣 溶膠粒子的光學(xué)特性，計(jì)算出水汽、臭氧以及氮氧化物等污染氣體分子在整個(gè)大氣層中的 總含量等。
【附圖說明】：
[0034] 圖1是激光外差探測(cè)技術(shù)原理圖。
[0035] 其中，1、信號(hào)光;2、本振激光;3、合束器;4、外差探測(cè)器；
[0036]圖2是本發(fā)明需要用到的目標(biāo)跟蹤模塊簡圖。
[0037]其中，5、太陽或星;6、圖像傳感器及鏡頭;7、反射鏡一;8、轉(zhuǎn)臺(tái)一;9、轉(zhuǎn)臺(tái)二；10、反 射鏡二;11、通光孔；
[0038]圖3是本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)圖。
[0039]其中，12、反射鏡三；13、反射鏡四；14、離軸拋物面鏡；15、透鏡一；16、合束鏡；17、 透鏡二；18、外差探測(cè)器；19、中頻濾波器；20、平方律探測(cè)器；21、帶通濾波器；22、計(jì)算機(jī)； 23、本振激光;24、激光控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 參見圖2-圖3。
[0041 ]高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:利用目標(biāo)跟蹤裝置獲取透 過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光，利用高度相干性的窄線寬激光器作為本振激光，將 透過大氣層的信號(hào)光和本振激光在外差探測(cè)器中進(jìn)行光學(xué)混頻，并依次經(jīng)過中頻濾波器和 平方律探測(cè)器后，再次送入到帶通濾波器中濾除噪聲，并最終被計(jì)算機(jī)采集得到透過大氣 層的信號(hào)光和本振激光合束產(chǎn)生的外差信號(hào)，該外差信號(hào)帶有太陽光或星光透過整層大氣 的透過率信息，對(duì)該外差信號(hào)進(jìn)行朗利法標(biāo)定獲得所采用的外差探測(cè)器的標(biāo)定系數(shù)后，獲 取透過大氣層的微弱信號(hào)光的高分辨率光譜，用于整層大氣透過率的實(shí)時(shí)測(cè)量，具體如下： [0042] (1)、根據(jù)透過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光與窄線寬本振激光在外差探測(cè) 器中進(jìn)行混頻，將該外差信號(hào)依次經(jīng)過低通中頻濾波器、平方律特性探測(cè)器、帶通濾波器處 理后，得到的功率信號(hào)與本振激光功率以及本振激光中心波長附近信號(hào)光的光功率成正比 關(guān)系；
[0043] (2)、通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制并掃描窄線寬本振激光發(fā)射的波長、功率以及外差信號(hào) 的功率，將采集到的外差信號(hào)的功率與本振激光的功率進(jìn)行歸一化，即得到本振激光波長 掃描范圍內(nèi)的太陽光或星光透過整層大氣的光譜；
[0044] (3 )、選擇合適天氣對(duì)該波段光譜信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后即可反演獲取該波段光透 過整層大氣的透過率信息。
[0045] 所述的本振激的波長和以及外差探測(cè)器的工作波段可以根據(jù)探測(cè)波段進(jìn)行選擇， 用于實(shí)現(xiàn)不同波段的整層大氣透過率的測(cè)量。
[0046] 所述的低通濾波器為電子器件濾波器而非光學(xué)濾波器件，濾掉光學(xué)混頻信號(hào)中的 高頻信息信號(hào)，僅保留中頻信息信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)透過大氣層的微弱信號(hào)光的高分辨率。 [0047]所采用的電子濾波器件的帶寬為百兆赫茲，與之對(duì)應(yīng)的光譜分辨率約為外差探測(cè) 器探測(cè)帶寬的2倍，與此對(duì)應(yīng)的光譜分辨率優(yōu)于O.Olcnf1，該分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常見的太陽輻 射計(jì)的分辨率，且和高分辨率傅立葉變換光譜儀的分辨率相當(dāng)。
[0048] 所采用的平方律探測(cè)器，可將外差電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為功率信號(hào)，從而使得采集的功 率信號(hào)正比于信號(hào)光和本振光的功率。
[0049] 高分辨整層大氣透過率測(cè)量方法是利用激光外差技術(shù)來獲取信號(hào)光光譜信號(hào)的， 采用的裝置主要由如圖2所示的目標(biāo)跟蹤模塊和以及如圖3所示的激光外差模塊組成，目標(biāo) 跟蹤裝置通過當(dāng)前經(jīng)煒度、時(shí)間等信息來計(jì)算太陽或星的方位角和天頂角或者通過目標(biāo)成 像的位置計(jì)算相對(duì)偏移量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使目標(biāo)跟蹤裝置實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)并收集太陽光或星光。 本振激光由激光控制器控制的可調(diào)諧窄線寬激光器提供。當(dāng)星光為太陽光時(shí)，所述的目標(biāo) 跟蹤模塊利用圖像傳感器和鏡頭6接收太陽5信號(hào)，通過圖像傳感器采集到的信號(hào)信號(hào)經(jīng)計(jì) 算機(jī)處理并反饋給轉(zhuǎn)臺(tái)一 8和轉(zhuǎn)臺(tái)二9，利用反饋信號(hào)調(diào)整目標(biāo)跟蹤裝置的俯仰和傾斜角， 從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)。同時(shí)利用通光孔11，將太陽光入射到反射鏡二10和反射鏡一 7上， 通過精細(xì)調(diào)節(jié)反射鏡二10和反射鏡一 7,使得接收到的太陽光能夠豎直向下傳輸。
[0050] 收集到的太陽光或星光與本振激光在合束鏡上進(jìn)行合束，合束后的光束通過透鏡 聚焦在外差探測(cè)器上，經(jīng)外差探測(cè)器探測(cè)產(chǎn)生的光電流中包括反映太陽光或星光和本振激 光功率的低頻信號(hào)、本振激光與太陽光或星光混頻形成的外差信號(hào)，具體參考圖3,將目標(biāo) 跟蹤模塊捕捉到的太陽光，或星光作為信號(hào)光引入激光外差模塊，利用反射鏡三12和反射 鏡四13和離軸拋物面鏡14將太陽光導(dǎo)入到由透鏡一 15和透鏡二17組成的模式匹配透鏡組 中，同時(shí)利用激光控制器24驅(qū)動(dòng)的窄線寬激光器作為本振激光23,用模式匹配透鏡組中透 鏡一 15和透鏡二17之間的合束鏡16將太陽光與本振激光合束并匯聚入射到外差探測(cè)器1) 上，探測(cè)到的信號(hào)經(jīng)中頻濾波器19和平方律探測(cè)器20后，再次送入到帶通濾波器21中濾除 噪聲，并最終被計(jì)算機(jī)22采集，采集到的信號(hào)即為太陽光和本陣光合束產(chǎn)生的外差信號(hào)，該 外差信號(hào)經(jīng)定標(biāo)獲得儀器標(biāo)定系數(shù)后，即可用于實(shí)時(shí)測(cè)量整層大氣透過率。
[0051] 由于太陽光或星光是一個(gè)寬帶光源，所以由太陽光或星光和本振激光拍頻形成的 外差電信號(hào)也是一個(gè)寬帶信號(hào)。外差信號(hào)在時(shí)域上的表述類似于帶限白噪聲，其帶寬由處 理電路決定；同時(shí)，由于本振激光的線寬非常窄，外差信號(hào)的功率正比于激光功率以及激光 中心波長附近太陽光的光功率。太陽光經(jīng)過大氣傳輸時(shí)，在特定波段上被氣體分子吸收，從 而導(dǎo)致該波段太陽光功率的衰減。相應(yīng)地，外差信號(hào)的功率也隨之減小。掃描本振激光的波 長，外差信號(hào)的功率變化情況就可以用來獲取太陽光功率隨波長變化的信息，即太陽光透 過整層大氣的光譜。實(shí)際測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)控制激光控制器來掃描可調(diào)諧窄線寬激光器的中 心波長，外差信號(hào)的功率密度通過外差探測(cè)器內(nèi)的肖特基二極管轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來測(cè)量。 通過采集卡記錄對(duì)應(yīng)波長上鎖相的輸出信號(hào)，即得到了該波段的太陽吸收光譜信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于：利用目標(biāo)跟蹤裝置獲取透過 大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光，利用窄線寬激光器作為本振激光，將透過大氣層的信 號(hào)光和本振激光在外差探測(cè)器中進(jìn)行光學(xué)混頻得到外差信號(hào)，將該信號(hào)依次經(jīng)過低通中頻 濾波器、平方律特性探測(cè)器、帶通濾波器處理后，并最終被計(jì)算機(jī)采集得到透過大氣層的信 號(hào)光和本振激光合束產(chǎn)生的功率信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定獲得標(biāo)定系數(shù)后，可用以獲取透 過大氣層的太陽光或星光的高分辨率光譜，用于整層大氣透過率的實(shí)時(shí)測(cè)量，具體如下： (1) 、根據(jù)透過大氣層的太陽光或星光作為信號(hào)光與窄線寬本振激光在外差探測(cè)器中 進(jìn)行混頻，將該外差信號(hào)依次經(jīng)過低通中頻濾波器、平方律特性探測(cè)器、帶通濾波器處理 后，得到的功率信號(hào)與本振激光功率以及本振激光中心波長附近信號(hào)光的光功率成正比關(guān) 系； (2) 、通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制并掃描窄線寬本振激光發(fā)射的波長、功率以及外差信號(hào)的功 率，將采集到的外差信號(hào)的功率與本振激光的功率進(jìn)行歸一化，即得到本振激光波長掃描 范圍內(nèi)的太陽光或星光透過整層大氣的光譜； (3 )、選擇合適天氣對(duì)該波段光譜信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后即可反演獲取該波段光透過整 層大氣的透過率信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:所述的 本振激的波長和以及外差探測(cè)器的工作波段可以根據(jù)探測(cè)波段進(jìn)行選擇。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:所述的 低通中頻濾波器和帶通濾波器為電子器件濾波器，濾掉光學(xué)混頻信號(hào)中的高頻信息和噪聲 較大的低頻信息，僅保留中頻信息，該中頻信號(hào)可在百兆赫茲以內(nèi)，與此對(duì)應(yīng)的光譜分辨率 優(yōu)于 0.01 cm-1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:所采用 的平方律探測(cè)器，可將外差電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為功率信號(hào)，從而使得采集的功率信號(hào)正比于信 號(hào)光和本振光的功率。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在于:所述的 外差信號(hào)標(biāo)定是采用朗利法進(jìn)行標(biāo)定的。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的高光譜分辨率整層大氣透過率測(cè)量方法，其特征在 于:所述的外差信號(hào)帶有太陽光或星光透過整層大氣的透過率信息。
【文檔編號(hào)】G01N21/39GK105928902SQ201610417742
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】曹振松, 談圖, 吳慶川, 馬宏亮, 黃印博, 劉強(qiáng), 黃宏華, 朱文越, 高曉明, 饒瑞中
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院