基于Fabry-Perot干涉儀的高層大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、目前對(duì)大氣風(fēng)場(chǎng)的探測(cè)方法主要分為兩類：主動(dòng)法和被動(dòng)法。其中被動(dòng)法大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)的探測(cè)區(qū)域一般為中高層大氣，該區(qū)域存在較多的極光和氣輝譜線，可直接利用干涉儀探測(cè)這些攜帶了大氣信息的譜線，根據(jù)干涉環(huán)半徑和峰值的變化可以分別反演出大氣的風(fēng)速和溫度信息。因此，研究高層大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)技術(shù)對(duì)研究高層大氣的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)具有重要的科學(xué)意義。
　　 本文詳細(xì)介紹了高層大氣風(fēng)場(chǎng)被動(dòng)探測(cè)的發(fā)展概況，分析了高層大氣中的極光和氣輝的特性、分布形式以及譜線的

2、選擇原則，討論了高層大氣風(fēng)速和溫度與其所在區(qū)域的光譜線型函數(shù)的關(guān)系。根據(jù)高層大氣風(fēng)速和溫度的探測(cè)原理，建立了基于Fabry-Perot(簡稱F-P)干涉儀的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)的理論模型，并推導(dǎo)其反演算法，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模擬驗(yàn)證，獲得風(fēng)速變化與干涉圓環(huán)半徑的關(guān)系、溫度變化與峰值和譜寬的關(guān)系。
　　 論文重點(diǎn)研究了高層大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)，利用Zemax軟件序列模式及光學(xué)設(shè)計(jì)中的像差理論對(duì)望遠(yuǎn)鏡接收系統(tǒng)、光束聚焦系統(tǒng)以及

3、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且利用Zemax的非序列模式完成F-P干涉儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的仿真。針對(duì)溫度探測(cè)理論建立了合理的光源光譜文件，給出理想仿真干涉圓環(huán),進(jìn)一步分析探測(cè)器上得到的干涉環(huán)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)反演算法，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)速、溫度的反演。通過與理論值進(jìn)行比對(duì)，獲得風(fēng)速仿真誤差小于4.2％，溫度的仿真誤差小于7.5％，驗(yàn)證了該風(fēng)速和溫度探測(cè)理論的可行性。
　　 文章最后總結(jié)了該課題的研究成果，并提出了進(jìn)一步深入探索的方向，以期對(duì)高層大氣風(fēng)場(chǎng)