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瑞利激光雷达探测南京上空平流层大气温度卜令兵;郭胜利;田力;郜海阳;黄兴友【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2014(26)1【摘要】为了解平流层大气温度变化规律,利用瑞利拉曼-米散射激光雷达对南京上空平流层温度进行长期观测,对观测数据的分析表明:夜晚平流层温度受到重力波的影响,重力波破碎会导致局部温度升高,温度相对变化可以达到12％;在季节变化的过渡月份(4月和10月),平流层中低层温度会有所升高,对应的平流层高层温度降低;平流层温度月变化方面,除局部由于行星星际波的影响外,各月份平流层温度整体上相对比较稳定,激光雷达所测大气温度与大气模式温度具有一定的差别.最后,利用平流层温度廓线提取了重力波信息.【总页数】5页(P306-310)【作者】卜令兵;郭胜利;田力;郜海阳;黄兴友【作者单位】气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),南京210044;南京信息工程大学数理学院,南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),南京210044;河南省气象服务中心,郑州450003;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),南京210044;气象灾害教育部重点实验室(南京信息工程大学),南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN985.98【相关文献】1.瑞利激光雷达探测大气温度廓线 [J], 何志芳;肖敏;姚秋云;段文静2.瑞利激光雷达探测北京上空中间层低逆温层 [J], 陈林祥;杨国韬;王继红;程学武;岳川3.武汉上空平流层气溶胶的激光雷达探测结果的初步分析 [J], 余长明;易帆4.瑞利散射激光雷达探测平流层和中间层低层大气温度 [J], 吴永华;胡欢陵;胡顺星;周军;张民5.瑞利激光雷达探测大气温度算法分析 [J], 刘小勤;胡顺星;翁宁泉;李琛;胡欢陵;张寅超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用于大气温度廓线测量的瑞利-拉曼激光雷达卜令兵;郭劲秋;田力;黄兴友;刘博;冯永伟【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2010(22)7【摘要】大气温度廓线及其时间演变特征资料在地球科学领域具有重要的应用,为获取高时空分辨的大气温度的垂直分布,建立了瑞利-拉曼温度测量激光雷达.介绍了瑞利-拉曼激光雷达进行温度测量的主要原理和研制的瑞利-拉曼激光雷达的主要参数;数据处理方面,通过背景噪声剔除和小波算法降噪提高系统的信噪比;使用研制的激光雷达对大气温度廓线进行观测,将观测结果与大气模式数据和卫星观测结果进行对比,均显示较好的一致性,证明了激光雷达温度测量结果的准确性,其温度测量数据可以用于气象学研究.【总页数】4页(P1449-1452)【作者】卜令兵;郭劲秋;田力;黄兴友;刘博;冯永伟【作者单位】南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,大气光学中心,合肥,230031;国家知识产权局,专利审查协作中心,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】TN958.98【相关文献】1.瑞利激光雷达探测大气温度廓线 [J], 何志芳;肖敏;姚秋云;段文静2.基于瑞利激光导星的大气湍流廓线测量仪设计 [J], 江伦;张雷;董科研;安岩;王超;佟首峰3.南京地区低空雾霾气溶胶的拉曼-瑞利-米激光雷达测量 [J], 曹念文;杨丰恺;施建中;王帆;田力;卜令兵;夏俊荣4.探测对流层底部CO_2廓线振动拉曼激光雷达定标实验 [J], 赵培涛;周建坤;曹开法;胡顺星5.DCIM激光雷达测量湍流廓线反演算法及数值仿真研究 [J], 黄克涛;吴毅;侯再红;靖旭;程知;崔利果因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于Fernald方法532nm激光雷达气溶胶探测试验柳云雷;李华;陈玉宝;高玉春【摘要】大气气溶胶浓度变化和迁移输送直接影响到人们的健康和生存环境,同时对许多大气物理过程都产生重要影响.基于对连续探测不同高度上气溶胶的分布,且时间和空间分辨率相对较高,以及观察大气气溶胶对流层的细化结构和变化过程的目的,研制一台532nm小型微脉冲米散射激光雷达,于2013年4月1日夜间进行观测实验获取数据,后期利用Fernald方法对探测数据进行反演分析,观测到北京夜间气溶胶的变化过程.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)016【总页数】3页(P88-90)【关键词】米散射;气溶胶;微脉冲;激光雷达;Fernald【作者】柳云雷;李华;陈玉宝;高玉春【作者单位】成都信息工程学院电子工程学院,四川成都610225;中国气象局气象探测中心,北京100081;大连市气象装备保障中心山东大连116001;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN99激光雷达（Light Detection And Ranging，LiDAR）是一种拥有较高时空分辨率的主动式现代光学遥感设备，以激光器作为辐射源，光电探测器为接收器件，光学望远镜为天线，通过探测激光与目标物相互作用而产生的辐射信号来遥感目标物的一种雷达。
它具有高分辨率、抗干扰能力强、结构简单、易于操作等优点，可用来进行精细测距、测速、测角，还可进行超低空飞行目标的跟踪，同时由于其结构简单小巧，便于隐蔽，在军事技术装备中也得到较为广泛的应用[1]。
在气象方面激光雷达主要用于研究测量和观察地球大气的物理和化学特性以及一些大气现象，内容主要有大气气体成分浓度、气溶胶、温度、湿度、压力、风场、大气涡流、蒸发、云、辐射、大气能见度等[2]。
1 米散射激光雷达探测原理激光雷达探测原理主要是以脉冲激光器作为光源，向大气中发射高功率的窄脉冲激光束，当激光照射气溶胶时产生散射现象，利用光学望远镜收集散射的回波信号进行能量或光谱分析，还可将回波信号进行光电转换后送入计算机进行数据处理，从而获得大气参量的高度分布[3]。
探测对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达研究的开题报告一、研究背景随着现代制造业、交通运输、城市化进程的发展以及人口的不断增加，大量化石能源的消耗导致二氧化碳等温室气体的大量排放，使得地球气候正在发生变化。
为了更好地了解和掌握大气的变化规律，需要对大气进行多方位、多参数、高时空分辩率的监测和分析。
目前，传统的大气探测手段主要包括探空和卫星遥感。
探空仪器可以获取大气垂直方向的温度、湿度、气压和风速等参数数据，但无法在水平方向进行实时监测。
卫星遥感可以在全球范围内获取大气的温度、湿度、气压、云量等信息，但受限于遥感技术的精度和分辨率，无法满足对局地大气的实时观测需求。
近年来，激光雷达作为一种新兴的大气探测手段，已成为研究大气动力学、气象学和环境科学的重要工具之一。
随着激光器技术的发展和激光雷达系统的不断优化，现已具备对大气进行高时空分辨率的探测和监测的能力。
二、研究内容和目标本研究主要针对探测对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达进行研究。
对流层低层大气温度的时空变化是大气动力学、气象学和环境科学研究中的一个重要问题，而传统的大气探测手段在对其进行实时监测时存在诸多不足。
采用激光雷达技术可以实现对大气低层温度的实时、高时空分辨率监测，有望为大气科学研究和环境监测提供新的思路和手段。
具体研究目标如下：1. 设计并构建对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达系统，包括激光器、探测器、光学投射收集系统和数据采集处理系统等部分。
2. 利用转动拉曼激光雷达系统对大气低层温度进行分析，并获取温度空间分布特征，实现对大气低层温度进行高时空分辨率的探测和监测。
3. 对探测结果进行数据处理和分析，利用计算机软件实现数据的可视化和呈现。
4. 对转动拉曼激光雷达系统的性能进行测试和优化，提高系统的探测精度和可靠性。
三、研究方法和技术路线1. 系统设计。
结合对转动拉曼激光雷达原理的研究，设计对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达系统，并进行系统组装和测试。
瑞利激光雷达探测中层大气密度和温度黎莲春;敖发良【摘要】利用瑞利(Rayleigh)散射激光雷达探测中层大气密度和温度的原理和方法,能够探测30～90 km范围的中层大气密度和温度的垂直分布.根据这种方法和实际测量得到的数据,把反演得到的结果与标准大气模型CIRA86观测结果进行了对比,凸显具有较好的一致性.在一般情况下, 30～65 km高度范围内激光雷达获得的大气密度与CIRA86密度偏差≤5 %;温度偏差＜3 k,而在75 km以上温度偏差较大.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2010(030)004【总页数】4页(P281-284)【关键词】激光雷达;瑞利散射(Rayleigh);中层大气;大气密度和温度【作者】黎莲春;敖发良【作者单位】桂林电子科技大学,信息与通信学院,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学,信息与通信学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TN929.1研究中层大气热结构旨在理解动态过程、辐射过程和化学过程,且耦合不同地区的大气,是非常重要的。
虽然温度控制着化学反应速率和臭氧含量,但是平流层的温度结构被臭氧含量和温室效应气体控制着。
随着激光雷达技术的引进,通过高时空分辨率的瑞利激光雷达可以获得比较精确的中层温度廓线。
激光雷达探测大气在理解中层大气动态诸如温度结构短期和长期变化、潮汐和重力波等方面很有用。
长期温度观测在探测基于人类活动和太阳活动而导致气候变化很有用。
据报道,由于潮汐而导致的温度差异为3 k,其最大值出现在平流层顶,且季节变化而产生的误差高达2 k。
通过同时测量进行比较,发现偏差跟正在迁移的潮汐或者目前状态的潮汐有关,而不是设备特性问题。
激光雷达的高分辨率有助于观测中间层逆温层,在70～85 km之间,低纬度的中间层逆温层由瑞利激光雷达探测获得,而高纬度的逆温层由钠激光雷达获得。
卫星观察也可以发现逆温层。
激光雷达测量设备经常设置在大陆表面(一般在中高纬度)。
大气温度的激光雷达实测方法
王刚;王仕璠
【期刊名称】《激光杂志》
【年(卷),期】2004(25)2
【摘要】激光雷达探测大气温度通常采用探测大气分子瑞利散射的方法 ,这种方法由于低层气溶胶的存在 ,一般只能探测高空 (约 12km以上 )的大气温度。
本文介绍了利用高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法 ,可得到大气中不同高度、不同大气后向散射比 (Rb)条件下的温度轮廓线。
【总页数】3页(P52-54)
【关键词】大气温度;多普勒频率展宽;后向散射比;激光雷达;原子共振滤波器
【作者】王刚;王仕璠
【作者单位】电子科技大学物理电子学院
【正文语种】中文
【中图分类】P423;TN958
【相关文献】
1.基于高光谱分辨率激光雷达的大气气溶胶类型识别关键技术*--大气专项聚焦污染成因激光雷达遥测雾霾来源 [J], 刘东
2.激光雷达测量大气温度的傅里叶分析方法 [J], 王刚;王仕璠
3.基于拉曼激光雷达的大气温度和水汽反演分析 [J], 谭敏; 王邦新; 庄鹏; 张站业; 李路; 储玉飞; 谢晨波; 王英俭
4.国家重大科研仪器研制项目"全固态、全天时中层顶区域大气风场、温度、金属原子离子密度同时测量激光雷达"取得重大进展 [J],
5.基于偏振高光谱激光雷达和微波辐射计的大气温度探测和融合算法研究 [J], 刘晶晶;李开良;徐梓翔;庞景哲;王骏;闫庆;华灯鑫
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大气中气溶胶激光雷达探测技术研究气溶胶是大气中的悬浮物质，由颗粒物、液滴、固体烟尘等组成。
气溶胶对大气环境和气候变化有着重要的影响。
在气溶胶研究中，激光雷达技术被广泛应用于气溶胶的探测和监测。
大气中的气溶胶粒子非常微小，直径一般在几纳米到几十微米之间，使得粒子的监测变得困难。
传统的气溶胶监测方法主要包括采样与化学分析、遥感监测和地面光学仪器观测等。
然而，这些方法均存在着采样时间长、操作复杂、成本高昂等问题。
激光雷达技术的应用可以克服传统气溶胶监测方法的不足之处。
激光雷达利用激光束在大气中传输，当激光束遇到气溶胶粒子时，会发生散射现象。
通过探测散射光的强度和方向，可以得到气溶胶粒子的属性信息，如粒子的浓度、粒径分布、形状等。
大气中气溶胶激光雷达探测技术的研究主要包括探测器设计、数据处理和气溶胶反演等方面。
探测器设计是激光雷达技术研究的关键环节之一。
探测器的优化设计可以提高激光雷达的灵敏度和分辨率，使其能够更好地探测气溶胶粒子的属性。
此外，数据处理也是激光雷达技术的重要组成部分。
通过有效的数据处理算法，可以提取出气溶胶散射光的特征，并将其转化为气溶胶的属性信息。
气溶胶反演是激光雷达技术研究的核心内容之一。
通过对散射光的特征进行反演，可以得到气溶胶的浓度、粒径分布等重要参数。
在大气中气溶胶激光雷达探测技术的应用研究中，目前存在一些挑战需要克服。
首先，由于气溶胶粒子的复杂性质，如不均匀分布、光学特性的变化等，激光雷达技术对气溶胶的探测存在一定的误差。
其次，由于大气条件的变化，如湿度、温度等因素的影响，也会对激光雷达技术的探测结果产生一定的干扰。
此外，气溶胶激光雷达探测技术在细粒子的监测上还有待进一步提高。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断努力改进气溶胶激光雷达探测技术。
一方面，他们致力于优化激光雷达的探测器设计，提高雷达的探测灵敏度和分辨率。
另一方面，他们也在研究和发展新的数据处理算法，提高激光雷达对气溶胶属性信息的提取能力。
第16卷 第5期强激光与粒子束Vol.16,No.5 2004年5月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS May,2004 文章编号:100124322(2004)0520563204激光雷达测量大气温度的傅里叶分析方法Ξ王 刚1,2,王仕 1(1.电子科技大学 物理电子学院,四川 成都610054;2.烟台师范学院物理与电子工程学院,山东 烟台 264025) 摘 要: 在对流层(小于12km),由于大气中气溶胶的存在,传统的利用大气中瑞利散射光谱测量大气温度的方法具有一定的局限性。
借助傅里叶分析方法对不同高度的大气后向散射光谱通过碘吸收池所产生的不同透过率曲线进行处理,同时考虑了对流层中气溶胶的影响,可得到对流层中不同高度、不同大气后向散射比条件下的温度轮廓线。
关键词: 激光雷达;大气温度测量;瑞利散射;米散射;后向散射比 中图分类号: TB96 文献标识码: AΞ收稿日期:2003209202; 修订日期:2003211217基金项目:四川省科技厅基金资助课题(J SA2011)作者简介:王刚(1970—),男,电子科技大学硕士研究生,现从事信息光学方面的研究工作;工作单位为烟台师范学院。
由此可知,在纯净大气中只要得到瑞利光谱的FWHH,即可得到对应的大气温度。
但在低空中,上述方法的局限性很大。
由于气溶胶粒子的存在,将导致大气后向散射比(R b)发生变化,R b[6]一般定义为R b(r)=[βa(r)+βm(r)]/βm(r)(5) 利用大气分子和气溶胶散射比,可以模拟计算得到瑞利散射和气溶胶散射的混合信号[7]。
图1为模拟得到的温度T=268K,R b=8时的大气后向散射光谱曲线。
由于大气中气溶胶粒子的存在,使得此时的大气回波曲线与该温度下的瑞利散射曲线在光谱分布上有很大的差异,原有的通过直接测量瑞利光谱的FWHH,即可得到对应的大气温度T的方法已经不再适用。
米散射激光雷达测量大气水平能见度
吴礼林;迟如利
【期刊名称】《物理与工程》
【年(卷),期】2007(017)004
【摘要】激光雷达作为一种新型的大气观测工具,可以通过直接探测激光与大气相互作用的光辐射信号来定量地反演大气水平能见度,从而成为测量大气水平能见度的主要手段.正在研制的一台基于532nm波长的车载式米散射激光雷达,用于大气能见度的测量;简单介绍了正在研制的激光雷达的技术参数,给出了测量数据的处理方法;利用雷达的技术参数进行了模拟计算,显示了该激光雷达探测大气水平能见度的可靠性,计算误差显示在大气能见度为10km时该激光雷达的测量误差小于16%.【总页数】4页(P21-23,28)
【作者】吴礼林;迟如利
【作者单位】解放军汽车管理学院基础部,安徽,蚌埠,233000;解放军汽车管理学院基础部,安徽,蚌埠,233000
【正文语种】中文
【中图分类】O4
【相关文献】
1.米散射微脉冲激光雷达在大气探测中的应用 [J], 徐赤东;纪玉峰;徐青山
2.微脉冲激光雷达测量大气水平能见度 [J], 孙兆滨;郭金家;刘智深;马森;刘振
3.车载式激光雷达测量大气水平能见度 [J], 谢晨波;韩永;李超;岳古明;戚福弟;范爱
媛;尹君;袁松;周军
4.基于米散射激光雷达的大气气溶胶检测系统设计 [J], 康翔宇;郭骥;曾祥堉;郭未宽;柯贤文;高秀敏
5.偏振米散射激光雷达在大气监测中的应用 [J], 翟崇治;周乾;余家燕;李礼
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专利名称：一种高灵敏度和高线性度兼顾的大气瑞利回波光信号接收方法和装置
专利类型：发明专利
发明人：伯广宇
申请号：CN201810699626.4
申请日：20180629
公开号：CN108828624A
公开日：
20181116
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高灵敏度与高线性度兼顾的大气瑞利回波光信号接收方法和装置，用于解决瑞利激光雷达回波信号高灵敏度与高线性度接收难以兼顾的问题。
首先，为了提高大气瑞利回波信号的信噪比，采用极高灵敏度的光电倍增管探测器；其次，为了保障大气瑞利回波信号的线性接收，发明了一种将大气气溶胶光学厚度历史观测数据统计特征与其实测值相结合的方法，用于抑制大气瑞利回波信号的动态范围；最后，利用一套瑞利回波光强自适应调整装置，调整由于实际大气气溶胶光学厚度变化，引起的大气瑞利回波信号动态范围变化。
本发明兼顾了大气瑞利回波信号的高灵敏度和高线性度接收，可以有效提高瑞利激光雷达的常规观测能力。
申请人：中科院合肥技术创新工程院
地址：230088 安徽省合肥市习友路2666号
国籍：CN
代理机构：北京科迪生专利代理有限责任公司
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大气边界层内生物气溶胶荧光激光雷达探测技术与实验研究生物气溶胶作为大气气溶胶的一个重要组成部分,在大气中的传播、扩散会引发人类的急慢性疾病以及动植物疾病。
生物气溶胶还可以间接影响全球气候变化,并在大气化学和物理过程中有着潜在的影响。
大气生物气溶胶光学特性的实时探测技术,对于研究生物气溶胶在大气中的含量和时空分布模式,具有重要的学术意义与科学研究价值。
荧光激光雷达作为一种远距离主动遥感探测工具,为大气中存有潜在危害的生物气溶胶早期预警和快速检测提供有效研究方案。
本文针对大大气边界层内生物气溶胶的荧光激光雷达探测技术展开研究,根据大气生物气溶胶荧光光谱强度与相对含量之间的依存关系,研究了反演大气边界层内生物气溶胶浓度的关键技术,设计并研发了一套荧光激光雷达系统,并在西安城区上空对大气生物气溶胶展开连续和长期的实验研究,验证系统探测性能及可行性,获得大大气生物气溶胶荧光信号廊线,统计分析了大气边界层内生物气溶胶浓度与气溶胶消光之间的相关特性。
基于荧光激光雷达探测原理,通过数值仿真分析,研究了荧光激光雷达系统对大气生物气溶胶的有效探测距离,在误差小于1 0%范围内,评估了生物气溶胶最小探测浓度随距离变化情况,并进一步分析了系统器件参数、实验环境以及生物气溶胶粒子参数对荧光激光雷达系统的探测性能的影响。
在系统数值仿真的基础之上,通过增加荧光信号采集的累加次数,提升荧光激光雷达系统对大气生物气溶胶的有效识别距离和最小探测浓度。
研制了一台荧光激光雷达系统,对大气生物气溶胶荧光信号(310-440 nm)进行连续观测与研究,获得了西安城区上空边界层内生物气溶胶荧光信号的时空变化特征。
基于米散射激光雷达方程和荧光激光雷达方程,利用雷达系统采集到的米-瑞利散射回波信号,反演激发波长在大气中的消光系数,得到荧光波长在大气中的消光系数,对大气中的生物气溶胶浓度进行反演。
首次利用荧光激光雷达在西安地区上空进行大气生物气溶胶浓度的连续观测实验,通过THI图展示了大气底层生物气溶胶含量的空间分布随时间连续变化情况。
全天时喇曼激光雷达探测大气水汽的技术实现及分光系统设计高飞;雷宁;黄波;朱青松;石冬晨;汪丽;王玉峰;闫庆;刘晶晶;华灯鑫【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2018(47)4【摘要】为实现大气水汽的全天时测量,选用Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0nm作为激励光源,设计日盲紫外域喇曼激光雷达系统.由于低层大气污染造成的臭氧污染,通过增加大气氧气的振动喇曼散射信号测量通道,实时反演近地表臭氧浓度的分布,为修正激光雷达方程中的臭氧吸收提供解决方案.同时,选用高光谱分辨率光栅和窄带宽激光反射镜设计光栅光谱仪作为激光雷达的分光系统.仿真计算表明,入射角为10°时,设计的光栅光谱仪可有效分离并提取氧气、氮气和水汽的振动喇曼散射回波信号,日盲紫外喇曼激光雷达系统可实现全天时状态下2km高度范围内大气水汽的廓线探测.【总页数】9页(P204-212)【关键词】喇曼激光雷达;大气水汽;全天时;臭氧吸收;光栅光谱仪【作者】高飞;雷宁;黄波;朱青松;石冬晨;汪丽;王玉峰;闫庆;刘晶晶;华灯鑫【作者单位】西安理工大学机械与精密仪器工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH741【相关文献】1.大气水汽、温度及气溶胶探测的拉曼激光雷达系统及实验研究 [J], 华灯鑫;辛文辉;毛节泰;王玉峰;高飞;狄慧鸽;李仕春;何廷尧;李成才;汪丽2.日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽技术研究 [J], 石冬晨;华灯鑫;雷宁;高飞;汪丽;闫庆;周毅3.探测边界层大气温度的转动喇曼激光雷达 [J], 刘玉丽4.水汽探测拉曼激光雷达的新型光谱分光系统设计与分析 [J], 王红伟; 华灯鑫; 王玉峰; 高朋; 赵虎5.水汽探测拉曼激光雷达的新型光谱分光系统设计与分析* [J], 王红伟; 华灯鑫; 王玉峰; 高朋; 赵虎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于布里渊激光雷达的大气温度测量系统研究当前在大气测温技术领域,激光雷达大气测温具有实时性好、探测灵敏度高和时空分辨率好等优点,并且可连续地进行高空间分辨率大气温度垂直剖面遥感探测,因而成为一个新的研究热点。
目前针对中高层大气温度探测的共振散射激光雷达和瑞利激光雷达已经有应用报道。
由于低空大气中存在大量的气溶胶会产生很强烈的米氏散射信号干扰,严重影响了瑞利激光雷达的测量,因此低空大气温度探测存在测量精度非常不足的缺陷。
通过测量大气瑞利-布里渊散射谱的半高线宽实现对低空大气测温的方法虽然可以在频域上减小米氏散射的干扰、提高测量精度,但是由于散射谱的半高线宽与温度在理论上仅为近似关系,所以其测得的精度也不太理想,大约为5K左右。
与此同时,具有高精度测温能力的拉曼激光雷达可以用于探测0-11km低空大气的温度,其精度小于2K,但是拉曼散射信号的强度相对于米氏散射和瑞利散射要小3～4个数量级,因此为实现准确的测量需要较大的激光能量、接收望远镜系统和高精度高效率的分光器,导致该方法检测费用昂贵、成本较高,使用范围受到极大限制。
针对上述方法的不足,文章提出了一种新型的、通过测量大气布里渊频移实现对低空大气温度进行实时探测的方法。
由于大气中的布里渊频移与大气温度成一一对应的关系,因此只要准确的测量出大气布里渊频移量即可反映出温度大小。
该方法是一种频域测量法,可以在频域上有效的滤除气溶胶产生的米氏散射干扰,同时大气布里渊频移严格正比于大气温度的平方根,因而具有更高的精度。
另外,该方法只需用普通瑞利激光雷达即可实现温度的测量,亦大大降低了测量成本。
文章首先以大气光学特性为理论背景,分析了大气的主要成分及其光学特性和大气中瑞利布里渊散射的基本理论。
由于布里渊频移量的大小对激光雷达收发系统参数的确定非常重要,文章在大气光学特性理论基础上以激光信号在传输介质中布里渊散射频移量模型为基础,依据相关大气参数模型和美国标准大气(1976)建立基于布里渊散射信号检测的大气探测模型。
