水汽激光Raman探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、水汽是水在大氣中的氣態(tài)形式,它在大氣中的含量很小,但卻是大氣中最活躍的成分,因?yàn)樗谴髿鉁囟茸兓秶鷥?nèi)唯一可以發(fā)生相變的成分,所以它在天氣過程,氣候變化,地氣系統(tǒng)的能量交換等過程中具有極其重要的作用。
　　 Raman激光雷達(dá)是進(jìn)行水汽探測(cè)的最有效工具之一,它具有很高的時(shí)間和空間分辨率,并且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。自20世紀(jì)六十年代起,國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行這方面的研究。
　　 本論文首先對(duì)地球大氣的垂直結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)大氣模型進(jìn)

2、行了簡單介紹,闡述了激光與大氣相互作用的機(jī)制,重點(diǎn)介紹了Raman散射原理,散射光譜和散射截面,并與Rayleigh-Mie散射進(jìn)行了對(duì)比。
　　 在論文的主體部分,介紹了Raman激光雷達(dá)進(jìn)行水汽測(cè)量的基本原理,重點(diǎn)分析了通過氮?dú)獾腞aman回波信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)大氣模型計(jì)算透射率校正函數(shù)的問題,討論了系統(tǒng)常數(shù)校正方法并給出七個(gè)晚上的校正結(jié)果。然后介紹了水汽Raman激光雷達(dá)的硬件結(jié)構(gòu),包括激光發(fā)射系統(tǒng),接收系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

3、>　　 最后,利用信噪比和相對(duì)不確定度對(duì)系統(tǒng)的探測(cè)能力進(jìn)行了評(píng)估,然后介紹了幾次典型的測(cè)量結(jié)果,本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從地面到海拔2km處的水汽混合比探測(cè),并與同步發(fā)射的氣象探空儀取得較好的一致。夜間連續(xù)觀測(cè)證明該系統(tǒng)能夠精細(xì)捕捉水汽混合比時(shí)空變化的特征。
　　 對(duì)水汽混合比測(cè)量的信噪比和不確定性進(jìn)行了定量分析,證明該系統(tǒng)在海拔2000m處的信噪比大于10,對(duì)應(yīng)的水汽測(cè)量的相對(duì)不確定度小于10％。
　　 實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可