CHM 15k云雾霾激光雷达是一种简易的单波长后散射激光雷达。在其观测范围（15公里）内，可以可靠地测量多层云层、卷云层和气溶胶层。1064纳米的窄线宽钇铝石榴石晶体芯片激光的稳定波长提供了性能卓越的信号。它可以有效地抑制日光影响，以及温度变化带来的漂移。所采用的脉冲能量和频率对人眼是安全的，是属于1M激光等级的产品。
此外，CHM 15k对用户友好的操作界面以及易用性， 对无人值守及不间断操作而言非常重要。
不论是针对复杂的气溶胶研究或者是集成到大型观测网络中，CHM 15k对当前大气研究中的多样化需求而言不 愧为当前最高技术水平的代表性解决方案之一。
下文的图片展示了在不同的气象条件下Lufft CHM 15k云雾霾激光雷达测量到的数据。测量在 Teltow 和Berlin两地的观测点进行。每张照片都是在不同的典型气象条件下拍摄的。相对应的图形数据文件包含了后散射信号的强度，用编码后的 颜色来表示高度（纵坐标）和时间（横坐标）。彩色图的垂直线段表示标记时间点的区间，在右侧图形中表现 为后散射廓线。
路赋德的CHM15k采用固体激光技术，它使得信号发射更强大，更稳定。与其它技术相比，它随着时间推移而 产生的性能漂移可以忽略不计。与其它同类仪器不同，CHM15k采用1064nm激光波段，从而明显避免大气中水汽对激光的吸收，因此大大减小 接收到的后向散射廓线的不确定性，提高测量精度
后向散射系数可以作为CHM15k的标准输出（气溶胶消光系数也将作为标准输出之一）
Lufft云雾霾激光雷达CHM 15k的实际应用:
气象事件与实际案例中观测数据的例子
卷云
2005年10月10日拍摄到的卷云。后散射信号强度的图形视图显示了相似的卷云结构，高度约6到12公里，以及地面到2公里高的一个气溶胶层。右图是相关的下午9点的高度0廓线。
雨
照片显示了有雨的情况。通过彩色图右半边的高度廓线(18:30UTC时间)，可以很容易地观测到在云的高度出 现的一些雨滴以及云团数量和体积的增加，观测人员可以有效判别降雨事件及强度。
雾、高度复杂的大气现象
这是2014年4月2日的雾。从时间上看，发生在早上2点到9点(CEST)。在此期间，垂直能见度(VOR)从80米到200米之间变化。采集到的是激光多重散射后的信号。通过观测高度廓线，可以辨识出发生了雾。
行星边界层以及混合层高度
大气或行星边界层(ABL或PBL)是贴近地表的气层，会受到天地之间双向的热、风、水汽等动量交换的影响。 在PBL的 顶部是对流层。PBL自身可以按考量的物理量（风、温度、气溶胶/颗粒物）以及时间尺度来划分为多个层次。 接近地面 的混合层的高度(MXL) 特别有意思，因为所有气溶胶/颗粒物和地表产生的不同气体都会首先在一个小时内在这个空间内 混合。因而，测量气溶胶层可以为我们提供有价值的颗粒物浓度，例如PM2.5的微尘。混合层越高，则颗粒物浓度越 低。 车辆排放是一个很好的例子，每天我们人体都要吸入很多。显而易见，排放气体散播到100米还是1公里浓度肯定是不同的。
Lufft云雾霾激光雷达可以探测PBL及其内部气溶胶层的高度。 它可以分辨出MXL高度。所有算法都内置入设备中了，可以实时产生探测结果的数据。 另外一个应用是用于探测大气中的火山灰颗粒。
下方右图显示了一个一天内形成的典型混合层的气溶胶廓线。2014年7月18日观测到的数据。每15秒读取一次数据。为了更好地描述对大气层结构的视图，这里采用了线性的表示形式(单位ln P)。
Lufft云雾霾激光雷达CHM 15k
主要应用于观测大气边界层、气溶胶后向散射廓线、气溶胶质量分布、云 底高、云量、垂直能见度等参数。
使用高灵敏度的光学器件来获取理想的数 据结果。为了日以继夜精确地采集数据：
• 使用长寿命的固态激光器
• 小波段过滤器
• 高敏感度的图像接收器
全天候的稳定运行
CHM 15k系列可以全年全天候不间断地运行。设备配备了双层机壳，观测窗吹风机，自动加热系统，可以不受雾、雨、冰 冻和过热的影响。
数据报文
1 - 标准数据报文 输出间隔，日期，时间，云层数量，穿透 深度，垂直能见度，最大检测高度，本地 海拔高度，单位(m/ft)系统状态，降雨指数校验位
2 - 扩展数据报文 标准数据报文加上额外的状态信息以及设备参数
3 - 原始数据报文
扩展数据报文加上测量到的原始数据（NetCDF格式）
4 - CHM 15k数据报文输出间隔，日期，时间，单位，天空情况 指数，总云层覆盖，云层数，穿透深度，垂直能见度，最大检测高度，气溶胶层质量分数，气溶胶层高，系统状态，校验码
5-CHM15k用户数据报文 用户自定义报文
二、技术参数
CHM 15k 云雾霾激光雷达 | ||
技术参数 | 规格 (长x宽x高) | 500 mm x 500 mm x 1550 mm |
重量 | 70 kg (130 kg 含木箱外包装) | |
工作环境 | 工作温度 | -40°C … 55°C |
工作湿度 | 0% … 100% | |
工作风速 | 0～55m/s | |
测量参数 | 测量原理 | 光学 (激光雷达) |
测量范围 (CBH)1 | 5 m… 15,000 m | |
精度 | ± 5m | |
分辨率 | 5 m | |
采样频率 | 100 MHz | |
NetCDF 原始数据 分辨率 | 5 m, 10 m or 15m | |
采样数据更新频率 | 2 s… 600 s (可调) | |
测量目标 | 气溶胶，云 | |
测量的云层数量 | - CBH1, 预设值: 3层 最大9层、2 层气溶胶 - 云层穿透深度 - 云量及天空情况指数 - 垂直能见度(VOR) - 气溶胶层高度 - 气溶胶后散射廓线 | |
光源 | Nd:YAG固态激光器，波 长1064 nm 激光器恒温 | |
脉冲强度 | 8uJ | |
数据输出及配置设备的接口和软件 | 标准接口 | RS485, LAN、TCP/IP 可输出包括NetCDF在内的多种数据格式 |
可选接口 | VDSL, Modem | |
通讯 | LAN口：Web界面 串口：DataClient软件或标准的终端软件 | |
可选软件 | 将测量到的数据进行可视化的 Viewer软件 | |
电气参数 | 电源 | 标准: 230 VAC, ±10% 可选 110 VAC, ± 10% |
功耗 | 250 W (标准) 800 W (最大加热模式) | |
UPS (可选) | 内置ups > 1 小时 | |
操作安全 | 环境要求 | ISO 10109-11 |
激光等级 | 1M级 （ IEC 60825-1:2007） | |
防护等级 | IP65 | |
EMC | Class B, DIN EN 61326-1 | |
电气安全 | DIN EN 61010-1 | |
证书 | CE | |
数据显示 |
兼容性 | 可实现在Windows等主流操作系统上对所有观测数据的采集、记录、存储、分析、报告等系统管理，具有方便直观的操作界面 |
其他 | 标定 | 系统出厂配带现场检定装置 |
三、优点
• 超大量程15 km (50 000 ft)
• 增强的多云层检测
• 简单及人眼安全的操作方式
• 易维护的模块化设计
• 包含原始数据在内的多种数据格式
• 显示NetCDF格式数据和实现对设备控制的图形 界面操作软件
四、软件 / 案例
Lufft开发了能将CHM测量到的数据图形化的软件。
每台设备都免费提供了DataClient软件 - 标准的
RS485通讯软件CHM 15k可以通过网页界面进行参数配置及查看数据
案例: 德国气象服务DWD网络
DWD在Falkenberg的观测站：CHM 15k和微波辐射计以及测云雷达一 起，完美地实习了对空监测。德国气象服务(DWD)采用100台Lufft CHM 15k来构建这个网络。虽然最初的设计是通过CHM 15k探测气溶胶层及 对颗粒物后散射系数的垂直廓线，由于组网的优势，目前已经可以监测 全德国的气溶胶颗粒物以及颗粒物在对流层的垂直分布了。
DWD云高监测网: 全德国CHM 15k运行状态一览图。例图显示了2010年冰岛火山爆发以来全德国的监测点分布。如果您审视不同地区的后散射廓线（左侧），可以看到，只有在德国中部地区，红黑色烟雾从对流层的上部流动到底 部消失了。放大视图（右侧）可以更详尽地看到这些高层的火山灰逐步降落接近地面。
安里: 荷兰气象服务KNMI网络
KNMI在做DWD相似的工作——21世纪的观测网络：一个包含40台Lufft云雾霾激光雷达的荷兰气象服务提供了对整 个荷兰及部分北海地区的气溶胶及云层运动进行精确观测的实时数据。冰岛的火山灰，撒哈拉的沙尘或者美洲森林 火灾导致的大西洋烟雾都被精确地观测到了，这些案例是建立云雾霾激光雷达网络以来，无人值守系统极大地提高 了对荷兰天空情况监测能力的佐证。
CHM15k在美国阿拉巴马州监测稀有气体和气溶胶
通过CHM15k后散射廓线探测到的埃雅法拉火山喷发时的火山灰垂直分布（英国气象局）
