1 项目简介

    该项目由科技部、中国科学院共同资助。项目承担单位：安徽光学精密机械研究所。

    目前我国重点城市环境监测站已基本实现了大气等污染物地面定点连续、实时监测，但空中数据及垂直分布特性尚无有效设备进行测量。车载测污激光雷达系统是新一代大气污染监测高技术产品，它能对大气中O3、SO2、NO2和气溶胶颗粒物等污染物进行大范围和垂直距离的连续、实时、快速监测，还可以对污染物排放源进行非接触式监测和对污染物扩散进行跟踪等。

    该项目研制开发完成的车载测污激光雷达系统，将成为城市大气污染预报、预测和预警的关键设备之一，将直接用于北京等2008年奥运会举办城市的环境监测及研究工作，为奥运建设及活动进行全过程监测与评价以及对突发环境事故进行应急监测和评价，实现SO2、NO2等污染物的水平范围分布和垂直结构快速监测，特别是奥运村及场馆附近的O3、颗粒物水平范围分布和垂直结构快速监测。该项目的顺利实施将为首都大气环境质量监控与气象提供必要的技术保障，对绿色奥运目标的实现具有重要的意义。

    2 主要进展

    目前项目的研制工作正按计划顺利进行，完成了总体方案设计。用于测污激光雷达的喇曼频移激光光源、大口径高精度三维空间扫描系统、激光雷达系统软件以及车载测污激光雷达整体结构研制等均取得较大突破，具体进展如下：

    (1)收发光学机械部分。扫描平镜、接收主镜、扩束器、收发光学系统的机械部分及其它光学和机械元部件等已完成加工和装调。研制的三维空间扫描系统在关键部分的设计上采用了新技术，其重量比原有系统减轻70公斤，并且稳定可靠性也有一定程度的提高，这对车载激光雷达系统整体重量的减轻以及运行安全性和稳定可靠性的提高有重要意义。

    (2)电子学部分。光电倍增管、门控电路、数据采集卡、光隔离卡、时序控制的时间延迟器、滤光片和衰减片控制等硬件都已在实验雷达系统中运行，并且技术指标达到设计要求。在软件方面，数据采集程序、雷达系统控制程序已基本编制完成，并在雷达系统中运行，以进一步改进完善。

    (3)污染物浓度测量试验及系统软件部分。激光雷达的系统软件和探测数据的初步处理软件已完成。利用研制的电子学系统、喇曼频移激光光源、系统软件等，对大气SO2、O3、NO2和气溶胶进行了试验测量研究，并获取了它们的空间分布数据。

    (4)激光光源部分。喇曼频移激光光源已基本研制完成，实现了全计算机控制操作，并获得用于SO2、NO2、O3和气溶胶探测的6个波长激光输出，输出激光的技术参数达到设计要求。该光源具有稳定可靠、耐用、操作简单、运行费用低等特点。目前已用于大气SO2、O3、NO2和气溶胶探测，并被证明用于该激光雷达系统是可行的。

    (5)车载激光雷达集成研制。根据总体设计要求已完成车载激光雷达各组成部分的集成及安装调试。完成集成的车载测污激光雷达系统的主工作平台高度约为110cm，比原有雷达系统降低约20cm，这对操作方便及安全具有重要意义。车载激光雷达已进行了行驶实验测试，结果表明，车载测污激光雷达的整体结构研制及其集成达到设计要求。

    (6)野外实验测量研究。利用研制的车载测污激光雷达系统，在合肥二电厂附近进行了大气污染试验测量研究，获得一批合肥二电厂附近的SO2、O3测量数据。数据分析表明，电厂污染物的排放对其附近地区大气质量有明显的影响。

    项目组在已有车载测污激光雷达实验样机技术基础上，充分发挥了国内已拥有的技术和研究储备，并较合理地利用了一些国外的先进技术，通过理论研究和实验研究已攻克了多个技术难点，获得多项创新成果，为本项目顺利完成打下了坚实基础。例如，自主知识产权的喇曼频移激光光源的一些关键技术及车载测污激光雷达的整体结构设计等已取得重要突破。此外，在系统的研制过程中致力于降低成本、提高稳定性和可操作性，这对于未来系统的产品化生产和推广应用是非常有益的。

    车载测污激光雷达系统，将在未来3个月内在北京开展大气污染测量研究，以进一步验证系统的稳定性和可操作性，力争早日为北京等2008奥运项目举办城市的大气污染监测做出贡献。

    (安徽光学精密机械研究所 中科院综合计划局项目管理处 供稿)