基于分子濾波器和Fe玻爾茲曼方法的高低空測風測溫激光雷達系統(tǒng).pdf

1、多普勒激光雷達作為一種主動式光學遙感設備,具有實時性好、探測靈敏度高等優(yōu)點,可以連續(xù)進行高時空分辨率的大氣風場、溫度等的垂直剖面探測,為中層、中高層大氣探測提供了有效手段。本文研究內(nèi)容包括基于分子濾波器的高低空多普勒測風、測溫激光雷達系統(tǒng)軟件開發(fā)和探測方法研究,以及中高層(30-115 km)Fe玻爾茲曼測溫激光雷達改進系統(tǒng)研制。
　　 本文從車載多普勒測風激光雷達業(yè)務化運行的需求出發(fā),采用模塊化的程序設計思想,設計并完成了界面

2、友好、功能強大的激光雷達業(yè)務化軟件——數(shù)據(jù)采集、處理及控制軟件(DAAS)。結合雷達系統(tǒng)的具體性能參數(shù),制定了各種數(shù)據(jù)產(chǎn)品的測量流程及數(shù)據(jù)存儲格式等,實現(xiàn)了風廓線、徑向風速PPI、徑向風速RHI及海面風場等多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品的業(yè)務化測量,為我國第一臺車載測風激光雷達的研制和業(yè)務化應用作出了重要科學貢獻。
　　 為提高測風激光雷達的風場測量精度,本文對徑向風速測量的三大前提假設(大氣水平均勻、垂直風為零及各個方向靈敏度相同)進行了詳細分

3、析和理論計算,計算出了每個前提假設對徑向風速測量精度的影響,指出了目前的徑向風速反演方法的局限性和適用范圍。
　　 為了同時獲取中高層大氣的風場和溫度,本文采用基于Na-DEMOF雙邊緣鑒頻技術的多普勒測風、測溫激光雷達,同時測量了10-50 km的大氣風場和溫度。本文對Na-DEMOF的測量原理及結構進行了詳細的論述,并編寫完成了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集軟件,同時反演得到了大氣風場和溫度。
　　 為了研究全球熱力系

4、統(tǒng)、大氣動力學、重力波等大氣現(xiàn)象,Chu et al.于1999年研制完成了一臺Fe玻爾茲曼測溫激光雷達系統(tǒng),并于1999-2001和2002-2005分別在南極洲的Amundsen-Scott(90°S)科考站和Rothera科考站(67.5°S)進行了長期觀測。本文在原有系統(tǒng)的基礎上對發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)進行了升級和改進,結合系統(tǒng)的具體光學結構和性能參數(shù),采用更改Pinhole大小來匹配發(fā)射角和視場角,以及Fabry-Perot標準具

5、與窄帶干涉濾光片相結合的方法,有效的濾除了白天背景光,實現(xiàn)了白天探測。
　　 為了提高脈沖激光器的穩(wěn)定性和光束質(zhì)量,更換了種子激光器,設計完成了種子注入及種子激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)。采用高精度的波長計、PID控制方法以及FlipperMirror相結合,實現(xiàn)了利用一臺波長計和掃描Fabry-Perot干涉儀交替控制和監(jiān)測兩臺種子激光器,同時編寫完成了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集軟件。升級后的Fe玻爾茲曼測溫激光雷達系統(tǒng)在美國Boulde