一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置和方法

本发明属于激光测量领域，具体涉及一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置和方法。

背景技术：

1、空气中存在大量携带生物特质的颗粒物，被称作生物气溶胶，其中致病性成分以有活性的病毒、具有活性或休眠的细菌和真菌(孢子)为主，这些成分的粒径通常较小，能够通过人的呼吸作用直接到达人肺深处，导致肺部疾病的发生，并增加患相关疾病的风险，甚至导致传染类疾病的发生。此外，这些生物气溶胶能借助空气传播数百米甚至几千米，借此可传播到公共场所的各个角落，极大地增大了其危害范围。生物气溶胶激光雷达基于激光诱导荧光原理，发射特定波长的激光束照射到大气中，当大气中的生物气溶胶粒子吸收激光能量后，会发射出特定波长的荧光，通过对荧光光谱的分析，可以识别出生物气溶胶的存在，并进一步分析其成分和浓度。

2、生物气溶胶激光雷达具备远程探测能力，且时空分辨率高，能够连续实时监测。但是生物气溶胶激光雷达探测准确性依赖于数据校准，而目前尚未有相应的校准装置，影响探测结果准确性。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是提供一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置和方法，解决生物气溶胶雷达探测数据校准问题，为生物气溶胶激光雷达进行全探测路径校准，提高数据精度。

3、(二)技术方案

4、为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

5、一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，包括过滤干燥管1、进气管2、校准箱3、控制电缆4、控制器5、排气管6和气泵7；

6、校准箱3包括校准箱箱体31、进气口32、前窗口玻璃33、控制插座34、密封盖35、后窗口玻璃36、排气口37、风扇线缆38、风扇39；

7、校准箱箱体31为正方体，进气口32位于校准箱箱体31前面板下部，排气口37位于校准箱箱体31后面板下部，控制插座34位于校准箱箱体31上面板；

8、校准箱箱体31前面板中间位置和后面板中间位置开有直径相同的通孔，用于安装前窗口玻璃33和后窗口玻璃36；

9、密封盖35安装在校准箱箱体31上面板中间位置且能够拆卸；

10、风扇39有两个，安装于校准箱箱体31内部上端，通过风扇线缆38与控制插座34连接；

11、校准箱箱体31内部风扇正下方底部设计有圆锥形凸起，便于将风扇吹出气流导引循环，在箱内形成稳定流场；

12、过滤干燥管1用于过滤空气中气溶胶粒子和吸收水汽，通过进气管2和进气口32连接；

13、气泵7用于进行校准箱3的抽气工作，通过排气管6和排气口37连接。控制器5用于控制校准箱3内风扇39和气泵7工作，通过控制电缆4和控制插座34、气泵7连接。

14、本发明还提供一种用于生物气溶胶激光雷达的校准方法，采本发明的校准装置实现，具体包括如下步骤：

15、步骤1、生物气溶胶激光雷达按照水平探测放置，激光水平发射；

16、步骤2、校准箱3放置在生物气溶胶激光雷达探测路径的起始距离点1，激光雷达光束从前窗口玻璃33中央进入，从后窗口玻璃36中央射出；

17、步骤3、打开密封盖35，将重量m的生物气溶胶试剂或模拟剂粉末放置于校准箱3底部中央位置，关闭密封盖35；

18、步骤4、通过控制器5打开气泵7，进行校准箱3内部自净；

19、步骤5、校准箱3内部自净完成后，通过控制器5关闭气泵7；

20、步骤6、通过控制器5打开风扇39，将底部生物气溶胶试剂或模拟剂粉末吹起，在箱体内混合均匀，校准箱容积为v，则内部生物气溶胶试剂或模拟剂浓度为

21、步骤7、打开生物气溶胶激光雷达进行探测，距离点1信号为a1；

22、步骤8、将校准箱3移动至生物气溶胶激光雷达探测路径的下个距离点2，为了实现激光雷达全路径校准，距离点2和距离点1间隔和校准箱的长度保持一致，激光雷达距离点2信号为a2；

23、步骤9、重复步骤8，得到激光雷达距离点3信号为a3，激光雷达距离点4信号为a4……激光雷达距离点n信号为an，距离点之间的间隔都和校准箱长度保持一致，距离点n对应激光雷达需要探测最远距离；

24、步骤10、根据生物气溶胶试剂或模拟剂浓度ρ和各距离点生物气溶胶激光雷达信号数组[a1,a2,a3,a4...an]，得到校准数组

25、步骤11、生物气溶胶激光雷达信号实际探测时，信号为数组[b1,b2,b3,b4...bn]，经过校准后，实际生物气溶胶浓度值为

26、(三)有效收益

27、本发明能够为生物气溶胶激光雷达进行全探测路径校准，使用方便。

1.一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，其特征在于，包括过滤干燥管(1)、进气管(2)、校准箱(3)、控制电缆(4)、控制器(5)、排气管(6)和气泵(7)；

2.根据权利要求1所述的一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，其特征在于，所述校准箱箱体(31)尺寸为1m*1m*1m。

3.根据权利要求1所述的一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，其特征在于，所述校准箱箱体(31)前面板中间位置开直径0.3m通孔，校准箱箱体(31)后面板中间位置开直径0.3m通孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，其特征在于，所述前窗口玻璃(33)和后窗口玻璃(36)尺寸为直径0.3m，材质为透光石英光学玻璃。

5.根据权利要求1所述的一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置，其特征在于，所述密封盖(35)尺寸为0.2m*0.4m。

6.一种用于生物气溶胶激光雷达的校准装置和方法，采用如权利要求1-5任一权利要求所述的装置实现，具体包括如下步骤：