非相干激光雷達測量大氣風速的研究.pdf

1、本文系統(tǒng)闡述了非相干激光雷達測風原理，即利用原子濾波器透射率翼檢測多普勒頻移的方法；并詳細分析了測量靈敏度和測量精度。分析了利用碘分子濾波器可以同時測量低空(12公里以下)大氣Mie散射和Rayleigh散射的原理，打破了以往只利用Mie散射或Rayleigh散射測量大氣風速的界限。由于低空中氣溶膠含量隨時間、地點和高度變化很大，且Rayleigh散射又隨大氣溫度變化，因此激光雷達測風時需要根據(jù)氣溶膠含量和大氣溫度作出校正。計算了在不同

2、Rb以及不同大氣溫度情況下的測風校正曲線，并且得出由于Rb和大氣溫度變化引起的風速的變化。 首次提出利用Fourier分析測量大氣溫度的方法，即從大氣后向散射光譜與碘分子吸收譜線的卷積曲線反演不同高度下大氣后向散射光譜，并同時考慮了在低空情況下不同含量氣溶膠的影響，然后利用最小二乘法原理得到與反演的譜線最接近的理論譜線，進而得到大氣溫度。在實際測量中，具體采用種子注入的脈沖激光垂直入射大氣，利用可調(diào)諧的脈沖倍頻Nd：YAG激光器

3、在垂直方向上發(fā)射脈沖激光，并作頻率掃描，取樣頻率為125MHz，選用碘分子1109吸收線作為邊緣濾波器，通過檢測碘分子透射率變化得到大氣后向散射光譜與碘分子吸收譜線的卷積曲線。利用真實系統(tǒng)的參數(shù)和標準大氣模型，模擬了上述測量方法的測量靈敏度以及測量誤差。 利用本系統(tǒng)進行了相關(guān)實驗研究，試驗結(jié)果表明這樣的系統(tǒng)可以獲得高的風速范圍和測量精度，并進行誤差分析。如果希望進一步提高本測風雷達系統(tǒng)的探測精度，還可以通過采用多脈沖平均來提高系