(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211051949.5 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 天津鑫隆科技发展 有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区空港经济区 经二路225号中 国民航产业化基地 1号 厂房A区3层4- 5跨南侧厂房 (72)发明人 王宇　王刚　徐建民　杨敏山　 (74)专利代理 机构 天津睿勤专利代理事务所 (普通合伙) 12225 专利代理师 孟福成 (51)Int.Cl. G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种可变焦激光校准的大气透射仪及其测 量方法 (57)摘要 本发明提供了一种可变焦激光校准的大气 透射仪及其测量方法， 包括发射端和接收端； 所 述发射端包括激光器、 电控位移台、 第一汇聚透 镜、 准直透镜、 第一宽带分光棱镜、 第二汇聚透 镜、 第一硅光电二极管探测器和发射窗口； 所述 接收端包括接收窗口、 第三汇聚透镜、 第二宽带 分光棱镜、 CCD探测器和第二硅光电二极管探测 器； 校准时， 采用准直激光作为校准光源； 实时测 量时， 采用扩束激光作为测量光源。 本发明既能 够采用扩束激光稳定、 准确测量大气消光系数， 避免在恶劣环境下震动、 强风等因素对装置的影 响， 又能够通过激光变焦方式， 将发射的激光通 过接收端全部接收， 用于定期校准， 从而提高装 置测量的准确性。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115420711 A 2022.12.02 CN 115420711 A 1.一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 包括发射端(1)和接收端(15)； 所 述发射端(1)包括激光器(2)、 电控位移台(3)、 第一汇聚透镜(4)、 准直透镜(5)、 第一宽带分 光棱镜(6)、 第二汇聚透镜(7)、 第一硅光电二极管探测器(8)和发射窗口(9)； 所述接收端 (15)包括接收窗口(10)、 第三汇聚透镜(11)、 第二宽带分光棱镜(12)、 CCD探测器(13)和第 二硅光电二极管探测器(14)； 所述激光器(2)、 所述电控位移台(3)、 所述准直透镜(5)、 所述 第一宽带分光棱镜(6)和所述发射窗口(9)从左至右设置成一排， 所述第一汇聚透镜(4)设 置于所述电控位移 台(3)上方， 并能够随所述电控位移 台(3)进行一维左右移动， 所述第一 宽带分光棱镜(6)的反光侧依次设置所述第二汇聚透镜(7)和所述第一硅光电二极管探测 器(8)； 正对所述发射窗口(9)处设置所述接收窗口(10)， 所述接收窗口(10)右侧依次设置 所述第三汇聚透镜(11)、 所述第二宽带分光棱镜(12)和所述CCD探测器(13)， 所述第二宽带 分光棱镜(12)的反光侧设置所述第二硅光电二极管探测器(14)。 2.根据权利要求1所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 所述激光器 (2)为532nm波长的激光器。 3.根据权利要求1所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 所述电控位 移台(3)为 一维精密电控位移台。 4.根据权利要求1所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 校准时， 所 述发射端(1)发射准直激光作为校准光源； 即通过调节所述电控位移 台(3)， 使所述第一汇 聚透镜(4)的焦点相 对于所述准直透镜(5)的焦点对焦， 将所述激光器(2)产生的激光准直 后照射至所述接收端(15)。 5.根据权利要求1所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 所述接收端 (15)采用所述第三汇聚透镜(11)与所述CCD探测器(13)对接收到的准直激光进行汇聚探 测， 判断所述发射端(1)与所述接收端(15)是否对齐； 即准直激光经所述第三汇聚透镜(11) 汇聚后， 在所述CCD探测器(13)表面产生一个光斑点， 通过所述光斑点在所述CCD探测器 (13)的相对位置判断所述准直激光是否被所述接收端(15)全部接收、 所述发射端(1)与所 述接收端(15)是否对齐。 6.根据权利要求1所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪， 其特征在于， 实时测量 时， 采用扩束激光作为测量光源； 即通过调节所述电控位移台(3)， 使所述第一汇聚透镜(4) 的焦点相 对于所述准直透镜(5)的焦点离焦， 将所述激光器(2)发出的激光变焦， 从而产生 扩束激光照射至所述接收端(15)， 所述扩束激光被所述接收端(15)的接收窗口(10)部分接 收。 7.基于以上权利要求1 ‑6任一所述的一种可变焦激光校准的大气透射仪的测量方法， 其特征在于， 包括以下步骤： Step1.所述激光器(2)发出一束激光， 调节所述电控位移台(3)将放置于其上的所述第 一汇聚透镜(4)沿着光束传输方向移动， 使所述第一汇聚透镜(4)的焦点相对于所述准直透 镜(5)的焦点对焦， 激光光束经过所述第一汇聚透镜(4)与所述准直透镜(5)后被所述第一 宽带分光棱镜(6)分为发射反射光和准直激光， 所述 发射反射光经所述第二汇聚透镜(7)汇 聚至所述第一硅光电二极管探测器(8)用于探测发射光强度， 所述准直激光经所述发射窗 口(9)射出进入大气中， 用于测量大气 透过率， 所述准直激光经过所述接收窗口(10)并被所 述第三汇聚透镜(11)汇聚为接收光， 所述接收光被所述第二宽带分光棱镜(12)分为接收反权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115420711 A 2射光和接收透射光， 所述接收反射光被直接汇聚于所述第二硅光电二极管探测器(14)用于 探测接收光强度， 所述接收透射光汇聚至所述CCD探测器(13)， 在所述CCD探测器(13)表面 产生一个光斑点； 通过所述光斑点在所述CCD探测器(13)的相对位置判断所述 发射端(1)与 所述接收端(15)是否对齐， 调节所述发射端(1)与所述接收端(15)的相对位置使其对齐； 此 时所述发射端(1)发射的准直激光被所述接收端(15)全部接收， 分别读取此时的发射光强 度A、 接收光强度A， 计算得到大气透过率A、 大气消光系数A， 其数值 为准确值； Step2.调节所述电控位移台(3)， 使所述第一汇聚透镜(4)的焦点相对于所述准直透镜 (5)的焦点离焦， 使激光光束产生扩展效应， 形成扩束激光， 所述 发射端(1)发射所述扩束激 光， 所述接收端(15)接收到的光斑面积大于所述接收窗口(10)， 此时所述接收端(15)测得 接收光强度B， 计算所述接收光强度A和所述接收光强度B的比值K， 作为 转换系数； Step3.实时测量大气消光系数时， 所述发射端(1)测得发射光强度C， 所述接收端(15) 接收所述 发射端(1)发射的扩束激光， 测得接收光 强度C， 通过所述转换系数K将所述接收光 强度C转化为接收光 强度C’， 根据所述接收光 强度C’与所述发射光强度C计算得到大气 透过 率C、 大气消光系数C， 其数值 为准确值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115420711 A 3