連續(xù)外差激光多普勒測風雷達.pdf

1、激光多普勒測風雷達是利用激光多普勒效應測量大氣風場速度的一種技術。與傳統(tǒng)測風工具和方法相比，激光多普勒測風雷達具有不影響目標運動、信號穩(wěn)定、精度高、非接觸等優(yōu)點，被廣泛地應用于氣象領域、軍事領域、航天領域、科學領域等。由于其良好的發(fā)展前景，近年來，國內外在這方面發(fā)展都較迅速，美、英、俄、法等國已有相關產品報導。激光測風雷達通常由激光器、入射光學單元、接受或者收集光學單元、多普勒信號處理器(探測器)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。由于氣溶膠在大氣中

2、的良好跟隨性，所以對于風速的測量，實際上是對大氣中氣溶膠運動速度的測量。通過探測大氣中氣溶膠對激光的散射來獲得多普勒頻移，從而算出相應的風速值。 在本文中，分別介紹了基于CO<,2>激光器的相干測速和基于1.55μm光纖激光器的全光纖相干測風兩種實驗系統(tǒng)。 測速系統(tǒng)是利用一片薄膜偏振片(TFP)將CO<,2>激光器發(fā)射的激光分為主振和本振兩束光，其中主振光通過收/發(fā)合一的天線平行發(fā)射到空中，照射在運動目標上，散射光再通過

3、天線回到系統(tǒng)后與本振光發(fā)生相干混頻，通過探測器后產生電信號，并在放大后進行快速FFT變換，最后得到運動目標相應的多普勒速度信號。在實驗中，我們順利測到了目標速度，測速精度優(yōu)于2％，測量距離超過100米。該實驗的成功，為下一步的測風系統(tǒng)打下了良好的理論和實驗基礎。 對于全光纖測風雷達系統(tǒng)，同樣采用連續(xù)相干探測的模式。該系統(tǒng)主要由窄線寬光纖激光器，收/發(fā)單元，光學收發(fā)天線，探測及高速信號處理系統(tǒng)等組成。與基于CO<,2>激光器的相干