微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)的研究.pdf

1、自然存在的和人類活動產(chǎn)生的大氣氣溶膠，對人類健康和氣候變化有著重要的作用，而Mie散射激光雷達(dá)是探測大氣氣溶膠的有力工具。論文根據(jù)大氣氣溶膠的Mie散射機(jī)理設(shè)計了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)實(shí)驗系統(tǒng)?；谠搶?shí)驗系統(tǒng)研究微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)，最后研發(fā)了集成化的微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)。
　　 為了提高系統(tǒng)的探測距離和改善信號質(zhì)量，設(shè)計了幾何重疊因子調(diào)整系統(tǒng)。根據(jù)幾何重疊因子的物理含義，設(shè)計了校正判據(jù)及算法。使用工控

2、機(jī)對當(dāng)前采集的Mie散射回波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過串行通信控制智能PICOMOTOR驅(qū)動器，驅(qū)動X-YPICOMOTOR二維電動轉(zhuǎn)鏡調(diào)整出射激光的方向，實(shí)現(xiàn)了對幾何重疊因子的調(diào)整。實(shí)驗結(jié)果表明，使用該系統(tǒng)對幾何重疊因子進(jìn)行調(diào)整后，回波信號的幅值和探測距離均有增大。
　　 為了進(jìn)行全天空范圍掃描探測，設(shè)計了三維掃描控制系統(tǒng)。主要研究了工控機(jī)與電機(jī)控制器的串行通信技術(shù)、角度瞄準(zhǔn)和三維掃描算法，并設(shè)計了三維掃描控制軟件。通過不斷測量當(dāng)

3、前的角度信息并與目標(biāo)角度比較，控制電機(jī)驅(qū)動水平掃描單元和垂直掃描單元運(yùn)動，使之趨近于目標(biāo)角度值。實(shí)驗數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)的三維掃描控制精度可達(dá)±1度。
　　 論文完成了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)軟硬件測控平臺的集成化設(shè)計，開展了大氣氣溶膠的自動觀測研究。實(shí)驗結(jié)果表明，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對氣溶膠的時空分布和傳輸特性的實(shí)時觀測，探測距離可達(dá)30km。集成化微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)良性能，論證了微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng)集成技術(shù)的可