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绝对探测大气温度的纯转动拉曼激光雷达系统

李仕春 王大龙 李启蒙 宋跃辉 刘丽娟 华灯鑫

绝对探测大气温度的纯转动拉曼激光雷达系统

李仕春, 王大龙, 李启蒙, 宋跃辉, 刘丽娟, 华灯鑫
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-19
  • 修回日期:  2016-05-04
  • 刊出日期:  2016-07-20

绝对探测大气温度的纯转动拉曼激光雷达系统

  • 1. 西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
  • 通信作者: 华灯鑫, dengxinhua@xaut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61308106,61275185)和陕西省自然科学基金(批准号:2013JM5001)资助的课题.

摘要: 纯转动拉曼激光雷达是探测大气温度廓线的重要手段之一, 其正常工作需要配置其他并行校正设备, 制约其在气象及环境监测领域中的实用化进程. 基于大气氮气分子的纯转动拉曼谱型对温度的依赖性, 提出并设计了绝对探测大气温度廓线的纯转动拉曼激光雷达系统. 系统采用波长532 nm且脉冲能量300 mJ的激光激励源和口径250 mm卡塞格林望远镜的接收器, 设计了衍射光栅和光纤Bragg光栅结合的多通道并行纯转动拉曼光谱分光系统; 仿真分析氮气和氧气分子的纯转动拉曼散射谱线间关系, 优化选择了6条氮气分子的纯转动拉曼谱线以直接反演大气温度, 设计了两级滤光器间转接光纤阵列的结构; 基于最小二乘原理推导了绝对探测大气温度的反演算法, 并结合标准大气模型, 分析了纯转动拉曼激光雷达绝对探测大气温度的探测性能. 结果表明, 所设计纯转动拉曼激光雷达系统可直接反演大气温度廓线, 在测量时间17 min内, 温度偏差小于0.5 K的探测高度达2.0 km.

English Abstract

参考文献 (17)

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