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紫外测风激光雷达双边缘滤波器分析及性能检测

作　者: 郜键
导　师: 王骐
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 多普勒激光测风雷达直接探测双边缘检测 F-P标准具
分类号: TN958.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

由于具有分辨率高、灵敏度高等优点,具有很大的应用前景,激光测风雷达是近些年来发展非常迅速的一种测风雷达体制。特别是在海洋上空洁净大气中气溶胶含量少,利用同时测量大气分子和气溶胶后向散射来反演大气风速的激光测风雷达具有很大的应用价值。本课题就是采用355nm紫外激光运用直接探测体制来测量洁净大气下的风场。根据本课题运用的背景,激光测风雷达采用直接探测体制。直接探测技术使用单边缘技术或双边缘检测技术,可以实现较高的风场测量精度和测量分辨率,并有比较远的作用距离和探测范围。文章对多普勒激光测风雷达的基本原理进行了介绍,并对基于其原理的直接探测测风雷达进行详细的论述,对其关键技术双边缘检测进行了介绍和理论计算,其中主要工作如下:一基于海洋上空纯净大气背景,计算出了大气后向散射系数与探测距离的关系,并且通过计算得出了F-P标准具半高宽的理想数值。二在前面理论仿真基础上,根据需要对激光测风雷达各个部分进行分析,包括激光的发射系统、光学接收系统、控制和处理系统等。特别是鉴频部分的设计是最关键部分,对其进行了详细的设计介绍。通过理论计算和实际需要对其它各个部分的参数进行了初步设定。三对标准具性能检测实验进行了设计。通过实验检测得到了透过率曲线。四通过对入射光的入射角、发散角、表面质量以及平行度对透过率曲线的影响,为后续的测风实验提供理论基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章综述  8-13
  1.1 课题研究的意义和目的  8
  1.2 国内外研究状况及分析  8-11
    1.2.1 国外多普勒测风技术的研究情况  9-11
    1.2.2 我国激光测风技术的研究状况  11
  1.3 本文主要研究内容  11-13
第2章激光测风雷达基本原理  13-25
  2.1 激光多普勒测速原理  13-15
  2.2 直接探测激光测风雷达的工作原理和双边缘滤波技术  15-23
    2.2.1 单边缘技术  15-16
    2.2.2 双边缘技术(DEDGE)  16-23
  2.3 本章小结  23-25
第3章大气后向散射特性及激光测风雷达标准具参数计算  25-38
  3.1 海洋上空的大气特性  25-29
  3.2 大气的后向散射  29-32
  3.3 标准具参数的计算  32-37
    3.3.1 大气分子和气溶胶散射模型  32-34
    3.3.2 F-P标准具半高宽和频率间隔的选择  34-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 F-P标准具的标定及测风实验  38-48
  4.1 双边缘滤波器设计  38-39
  4.2 F-P标准具的标定的实验方案  39-40
  4.3 F-P标准具的标定实验  40-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章误差分析  48-54
  5.1 光束入射角对标准具透过率的影响  48-49
  5.2 光束发散角对透过率曲线的影响  49-51
  5.3 表面质量和平行度对标准具透过率曲线的影响  51-53
  5.4 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-61
致谢  61

紫外测风激光雷达双边缘滤波器分析及性能检测

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