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哈特曼对模拟大气湍流的测量研究

作　者: 黄盛炀
导　师: 李文煜
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 大气湍流到达角起伏差分像运动大气相干长度哈特曼波前传感器
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 209次
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内容摘要

哈特曼波前传感器通过测量波前斜率来重构波前相位,在大气湍流测量中有着广泛的应用。本文采用哈特曼波前传感器测量了模拟大气湍流,并分析了其统计特征。采用热风式装置模拟了大气湍流,用哈特曼波前传感器测量了畸变波前,计算了波前结构函数,结果基本满足理论的5/3次方规律。利用测量的波前斜率数据,采用差分像运动法(DIMM)比较了横向和纵向大气相干长度,两者基本相等,说明模拟的湍流近似具有实际大气湍流统计特性。运用谱分析的方法讨论了接收孔径和大气湍流外尺度对差分像运动法测量大气相干长度的影响,结果认为孔径对测量影响较小,而外尺度影响较大。最后计算了到达角归一化协方差函数,结果表明大气湍流外尺度会带来影响。对线阵哈特曼波前传感器测量到达角进行了初步研究,编写了光斑质心计算程序,得到了光斑质心坐标。用谱分析的方法对线阵哈特曼测量到达角相关函数进行了研究,指出了子孔径和大气湍流外尺度等因素带来的影响,为线阵哈特曼在局地均匀各向同性湍流和气动光学中的测量作了理论准备。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
绪论  9-11
第一章大气湍流统计理论  11-17
  §1.1 大气湍流的基本特征  11
  §1.2 折射率结构函数及谱密度  11-12
  §1.3 波前结构函数  12-13
  §1.4 STREHL比和大气相干长度的关系  13-14
  §1.5 大气湍流参数的测量  14-16
    §1.5.1 折射率结构常数的测量  14-15
    §1.5.2 大气相干长度的测量  15-16
    §1.5.3 大气湍流内尺度和外尺度的测量  16
  §1.6 本章小结  16-17
第二章湍流模拟装置及哈特曼测量  17-28
  §2.1 热风式湍流模拟装置介绍  18-19
  §2.2 实验装置及测量光路  19-20
  §2.3 哈特曼波前传感器测量原理简介  20
  §2.4 波前结构函数及计算方法  20-21
  §2.5 实验测量及结果分析  21-27
  §2.6 本章小结  27-28
第三章到达角起伏及其相关函数分析  28-41
  §3.1 到达角起伏分析  28-32
    §3.1.1 DIMM原理介绍  28-30
    §3.1.2 大气相干长度的测量与分析  30-32
  §3.2 孔径上的到达角起伏谱分析  32-37
    §3.2.1 孔径大小对到达角相关函数的影响  33-35
    §3.2.2 大气湍流外尺度对到达角相关函数的影响  35-37
  §3.3 子孔径上到达角的测量及相关函数计算  37-40
  §3.4 本章小结  40-41
第四章线阵哈特曼测量到达角的初步研究  41-49
  §4.1 线阵哈特曼测量装置介绍  41-42
  §4.2 光斑质心算法  42-45
  §4.3 线阵哈特曼测量到达角相关函数的理论分析  45-48
    §4.3.1 到达角相关函数的谱分析  45-46
    §4.3.2 孔径和外尺度的影响  46-48
  §4.5 本章小结  48-49
第五章全文总结  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-56
在学期间发表的学术论文  56-57
附录  57

哈特曼对模拟大气湍流的测量研究

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