微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)的研究.pdf

1、自然存在的和人類活動(dòng)產(chǎn)生的大氣氣溶膠，對(duì)人類健康和氣候變化有著重要的作用，而Mie散射激光雷達(dá)是探測(cè)大氣氣溶膠的有力工具。論文根據(jù)大氣氣溶膠的Mie散射機(jī)理設(shè)計(jì)了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)?；谠搶?shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)，最后研發(fā)了集成化的微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)。
　　 為了提高系統(tǒng)的探測(cè)距離和改善信號(hào)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了幾何重疊因子調(diào)整系統(tǒng)。根據(jù)幾何重疊因子的物理含義，設(shè)計(jì)了校正判據(jù)及算法。使用工控

2、機(jī)對(duì)當(dāng)前采集的Mie散射回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)串行通信控制智能PICOMOTOR驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)X-YPICOMOTOR二維電動(dòng)轉(zhuǎn)鏡調(diào)整出射激光的方向，實(shí)現(xiàn)了對(duì)幾何重疊因子的調(diào)整。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用該系統(tǒng)對(duì)幾何重疊因子進(jìn)行調(diào)整后，回波信號(hào)的幅值和探測(cè)距離均有增大。
　　 為了進(jìn)行全天空范圍掃描探測(cè)，設(shè)計(jì)了三維掃描控制系統(tǒng)。主要研究了工控機(jī)與電機(jī)控制器的串行通信技術(shù)、角度瞄準(zhǔn)和三維掃描算法，并設(shè)計(jì)了三維掃描控制軟件。通過(guò)不斷測(cè)量當(dāng)

3、前的角度信息并與目標(biāo)角度比較，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平掃描單元和垂直掃描單元運(yùn)動(dòng)，使之趨近于目標(biāo)角度值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)的三維掃描控制精度可達(dá)±1度。
　　 論文完成了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)軟硬件測(cè)控平臺(tái)的集成化設(shè)計(jì)，開(kāi)展了大氣氣溶膠的自動(dòng)觀測(cè)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溶膠的時(shí)空分布和傳輸特性的實(shí)時(shí)觀測(cè)，探測(cè)距離可達(dá)30km。集成化微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)良性能，論證了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)的可