邊界層溫濕度廓線激光雷達探測技術研究.pdf

1、溫濕度在大氣很多化學和物理過程中起到重要的作用，也是非常重要的氣象參數。為實現(xiàn)邊界層附近溫濕度廓線探測，研制了一套基于高線分辨率分光光學系統(tǒng)的溫濕度廓線激光雷達系統(tǒng)，并對純轉動拉曼探測信號進行校正，實現(xiàn)邊界層溫濕度廓線探測的目的。主要的研究內容包括以下幾個方面:
　　(1)研制了適用于邊界層高度的溫濕度廓線激光雷達系統(tǒng)。利用氮氣和氧氣純轉動拉曼信號反演溫度廓線，利用氮氣和水汽振動拉曼信號反演濕度廓線，系統(tǒng)同時探測532nm波長的瑞

2、利-米散射信號。
　　(2)完成了基于雙光纖雙視場的低盲區(qū)設計。本文給出了邊界層溫濕度廓線激光雷達主要組成部分的設計和考慮，為了滿足邊界層低盲區(qū)探測的需求，提出了雙光纖的雙視場光學系統(tǒng)設計，盲區(qū)可以壓制到60米范圍，達到了低盲區(qū)探測的目的。
　　(3)研制了高線分辨率的測溫分光光學系統(tǒng)。純轉動測溫拉曼需要達到0.1nm每毫米的線分辨率，本文采用雙光柵設計應用非球面鏡來和長焦距聚焦鏡來實現(xiàn)邊緣成像球差的校正，達到對連續(xù)光譜提取

3、的目的，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的高線分辨能力探測目的。
　　(4)研制了高精度的水汽分光光學系統(tǒng)。本文采用高刻線密度數的光柵進行分光，振動拉曼光譜的分辨率最高可以達到0.66nm;研制了多通道多波段調試光源，并利用它完成了分光光學系統(tǒng)的裝調;完成了邊界層溫濕度廓線激光雷達收發(fā)光學系統(tǒng)同軸度調節(jié)方法，并驗證了系統(tǒng)設計方案的合理性。
　　(5)研究了溫濕度反演算法和標定方法。定量測量了測溫分光光學系統(tǒng)各個通道的對瑞利-米散射信號抑制比，