激光雷達云高儀是一種利用激光探測與測距技術實時監(jiān)測云層高度、垂直能見度、氣溶膠分布等大氣參數(shù)的光學遙感設備，廣泛應用于氣象觀測、航空氣象、環(huán)境監(jiān)測和氣候研究等領域。激光雷達云高儀通過發(fā)射激光脈沖并接收大氣中云層、氣溶膠粒子的后向散射信號，結合時間差計算距離，實現(xiàn)對云底高度的連續(xù)、自動監(jiān)測。整機由多個精密部件協(xié)同工作，各具不同功能與技術優(yōu)勢。
1、激光發(fā)射系統(tǒng)
作為探測核心，激光發(fā)射系統(tǒng)通常采用半導體泵浦固體激光器或光纖激光器，發(fā)射波長多為905nm或1064nm近紅外光。該波段對人眼相對安全，且在大氣中穿透力強。激光以短脈沖形式（納秒級）發(fā)射，具備高方向性與高能量密度，確保遠距離探測的信噪比。
2、光學收發(fā)系統(tǒng)
由發(fā)射望遠鏡和接收望遠鏡組成。發(fā)射望遠鏡將激光束準直并投射至大氣中；接收望遠鏡（通常為卡塞格林式）負責收集微弱的后向散射光信號。系統(tǒng)配備高透過率光學鍍膜和窄帶濾光片，有效濾除太陽背景光干擾，提升探測靈敏度。
3、光電探測器
接收的散射光由雪崩光電二極管（APD）或光電倍增管（PMT）轉(zhuǎn)換為電信號。APD具有高增益、低噪聲、響應速度快的特點，適用于白天和夜間連續(xù)工作，是現(xiàn)代的主流選擇。
4、信號處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
核心為高速數(shù)據(jù)采集卡和嵌入式處理器，負責對微弱電信號進行放大、濾波、數(shù)字化和累加平均處理。通過飛行時間法（Time-of-Flight）計算激光脈沖從發(fā)射到返回的時間，結合光速精確計算云層距離。系統(tǒng)可同時識別多層云（如雙層或三層云），并輸出云底高度、垂直能見度等參數(shù)。
5、控制與通信模塊
內(nèi)置嵌入式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)設備自動啟停、參數(shù)設置、故障診斷和數(shù)據(jù)存儲。支持RS232/485、以太網(wǎng)或4G通信接口，可將實時數(shù)據(jù)上傳至氣象站或數(shù)據(jù)中心，支持MODBUS、WMO等標準協(xié)議。
6、全天候防護系統(tǒng)
設備配備自動溫控加熱器和壓縮空氣吹掃裝置，防止鏡頭在雨、雪、霜、霧天氣下結露或積塵。部分型號集成雨量傳感器，自動觸發(fā)防護機制，確保惡劣環(huán)境下持續(xù)運行。
7、電源與供電系統(tǒng)
支持AC220V或DC12/24V供電，部分野外站點設備配備太陽能供電系統(tǒng)，適應偏遠地區(qū)長期無人值守運行。
8、數(shù)據(jù)處理與顯示軟件
配套上位機軟件可實時顯示云高變化曲線、散射信號強度圖、時間-高度-強度（THI）圖譜，支持數(shù)據(jù)導出、報警設置和遠程監(jiān)控。
9、機械結構與安裝平臺
采用全密閉、防塵防水（IP65以上）設計，適應-40℃～+60℃寬溫環(huán)境。可安裝于地面觀測站、機場跑道旁或移動平臺。
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