温室气体激光外差光谱测量技术与反演算法研究
发布时间：2021-08-01 11:55
激光外差光谱测量技术利用相干探测的原理将频率较高的红外信号转换至频率较低的射频信号,具有较高的信噪比和很高的光谱分辨率,在测量大气气体分子吸收光谱和反演气体柱浓度或浓度廓线方面具有独特优势。目前该技术在获取整层大气透过率、温室气体吸收谱线测量及浓度反演等已取得广泛应用。实验室前期搭建的激光外差光谱测量装置已经成功开展外场观测,但该装置在系统信噪比、仪器线型函数理论以及气体浓度反演算法等方面尚存在一些不足。本文针对上述问题开展了深入研究,获得的主要成果如下:（1）分别利用3.53μm和3.29μm分布反馈式带间级联激光器搭建了两个特征波长的高分辨激光外差光谱仪。（2）利用等效噪声理论和线性双端口网络传输原理,分析了激光外差光谱仪的信噪比,得到了探测灵敏度和信噪比的理论公式;基于激光外差原理和信号处理过程,分析了激光外差光谱仪的仪器线型函数,获得了仪器线型函数的理论表示式。（3）基于激光外差光谱仪的信噪比和仪器线型函数理论分析的过程和结果,调整激光外差光谱仪的传输效率等参数,将3.53μm激光外差光谱仪的信噪比由13.9dB提高至24.9dB,光谱分辨率由0.11cm-1提高至0.009c...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大气水翻环示愈圈
含量比工业革命前增加了约１５０％［３＿５］。从２０世纪８０年代开始至９０年初，大气??中甲烷的浓度急剧上升，其增速超过ｌＯｐｐｂｖ／年；随后，１９９９年至２００６年增速??放缓，近年来增速又有所上升％９］，如图１．２所示。根据Ｒｏｂｉｎｓｏｎ等研究，因农??业、炼油等人为因素排放的量约占整个增量的４０％［１Ｑ］。??〇?１８５０?１Ｉ?＇■＇＇■■■■■?Ｉ???；?；?Ｉ?■?■?＊?■?■?■?１?＊?＊?Ｉ?＊?＊?＊?１?Ｊ?＊?１?＇＊?Ｉ１１?１?＊?１?＇?１?＇?１?＾??ｆ?１８００?－??８?－??§｜１７５°－??｜?１７００?－??？?１６５０?－??１６００?ｌ?“?ｉ?????１?＊?＊?ｔ?＾?１?＾?１?１?■??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１５??ｆ！??？?１〇?Ｌｘ?＊．?１?１?Ｗ?１?Ｘ?ｉ．．ｉ?１?ｉ．?１．１?＊?ｉ－．Ａ?ｉ．?１?Ｘ?１?．?．?．?１?ｔ?．?Ｊ?１?１?１?？?１?１?１?．?１?１?Ｗ?１?Ｗ?－ｔ－ｉ．?■＞?１．＾．．??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１５??Ｙｅａｒ??图１．２甲烷总量及其年变化率??大气中的甲烷主要来自地表排放，而其消耗却发生在大气中。甲烷的消耗主??要是与大气中的ＯＨ自由基发生化学反应，甲烷这种独特的汇主要是由太阳紫外??线驱动并且通常被认为是长期稳定的汇。??目前
第一章绪论段处的半波宽度３ｎｍ，其他波段的辐射强度，包括３４０、３８０、４４０、５个紫外波段的半波宽度为２ｎｍ外，９４０ｎｍ波段为水汽的吸收带，可利太阳辐射计反演出的水汽柱浓度与［２Ｗ４］；李建玉等研发的ＤＴＦ型柱浓度与微波辐射计测量结果的均等地也取得了较好的观测结果［２５＿２８］
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光外差光谱仪的仪器线型函数研究[J]. 卢兴吉,曹振松,谈图,黄印博,高晓明,饶瑞中. 物理学报. 2019(06)
[2]3.53μm激光外差太阳光谱测量系统[J]. 卢兴吉,曹振松,黄印博,高晓明,饶瑞中. 光学精密工程. 2018(08)
[3]应用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪[J]. 曹亚南,王睿,王贵师,朱公栋,谈图,王晶晶,刘锟,汪磊,梅教旭,高晓明. 光谱学与光谱分析. 2017(11)
[4]CE-318太阳光度计及探空数据反演水汽含量与MODIS近红外水汽产品对比[J]. 李成,黄秋燕,覃志豪. 地球信息科学学报. 2017(07)
[5]高光谱观测卫星及应用前景[J]. 孙允珠,蒋光伟,李云端,杨勇,代海山,何军,王琦,叶擎昊,曹琼. 上海航天. 2017(03)
[6]基于激光外差技术的高分辨率整层大气透过率测量[J]. 吴庆川,黄印博,谈图,曹振松,刘强,高晓明,饶瑞中. 光谱学与光谱分析. 2017(06)
[7]4.4μm中红外激光外差光谱探测技术研究[J]. 谈图,曹振松,王贵师,汪磊,刘锟,黄印博,陈卫东,高晓明. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[8]地基高分辨率傅里叶变换红外光谱反演环境大气中的CH4浓度变化[J]. 田园,孙友文,谢品华,刘诚,刘文清,刘建国,李昂,胡仁志,王薇,曾议. 物理学报. 2015(07)
[9]应用于高精度大气CO2遥感的空间外差技术研究[J]. 韦秋叶,王先华,叶函函,李志伟,江新华,卜婷婷. 光学学报. 2014(08)
[10]一种利用天空辐射计反演大气总水汽量的算法研究[J]. 胡志远,闭建荣,黄建平,史晋森,刘玉芝. 高原气象. 2014(01)
博士论文
[1]卫星紫外遥感的大气对流层臭氧浓度反演方法研究[D]. 吕春光（Chunguang Lyu）.南京大学 2015
[2]大气气溶胶与痕量气体廓线MAX-DOAS遥测方法研究[D]. 周海金.中国科学技术大学 2013
[3]大气CO2辐射传输特性与反演方法研究[D]. 吴军.中国科学技术大学 2013
[4]甲烷气体分子高灵敏高分辨吸收光谱的理论与实验研究[D]. 马维光.山西大学 2005
硕士论文
[1]中红外激光的产生及大气传输特性研究[D]. 张泽宇.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[2]红外大气能见度及其工程应用研究[D]. 张景伟.合肥工业大学 2016
[3]高能激光大气传输热晕效应分析[D]. 蒲桃园.电子科技大学 2010
[4]大气气体吸收的温度依赖关系研究[D]. 李翠娜.南京信息工程大学 2008
本文编号：3315480
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大气水翻环示愈圈
含量比工业革命前增加了约１５０％［３＿５］。从２０世纪８０年代开始至９０年初，大气??中甲烷的浓度急剧上升，其增速超过ｌＯｐｐｂｖ／年；随后，１９９９年至２００６年增速??放缓，近年来增速又有所上升％９］，如图１．２所示。根据Ｒｏｂｉｎｓｏｎ等研究，因农??业、炼油等人为因素排放的量约占整个增量的４０％［１Ｑ］。??〇?１８５０?１Ｉ?＇■＇＇■■■■■?Ｉ???；?；?Ｉ?■?■?＊?■?■?■?１?＊?＊?Ｉ?＊?＊?＊?１?Ｊ?＊?１?＇＊?Ｉ１１?１?＊?１?＇?１?＇?１?＾??ｆ?１８００?－??８?－??§｜１７５°－??｜?１７００?－??？?１６５０?－??１６００?ｌ?“?ｉ?????１?＊?＊?ｔ?＾?１?＾?１?１?■??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１５??ｆ！??？?１〇?Ｌｘ?＊．?１?１?Ｗ?１?Ｘ?ｉ．．ｉ?１?ｉ．?１．１?＊?ｉ－．Ａ?ｉ．?１?Ｘ?１?．?．?．?１?ｔ?．?Ｊ?１?１?１?？?１?１?１?．?１?１?Ｗ?１?Ｗ?－ｔ－ｉ．?■＞?１．＾．．??１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００５?２０１０?２０１５??Ｙｅａｒ??图１．２甲烷总量及其年变化率??大气中的甲烷主要来自地表排放，而其消耗却发生在大气中。甲烷的消耗主??要是与大气中的ＯＨ自由基发生化学反应，甲烷这种独特的汇主要是由太阳紫外??线驱动并且通常被认为是长期稳定的汇。??目前
第一章绪论段处的半波宽度３ｎｍ，其他波段的辐射强度，包括３４０、３８０、４４０、５个紫外波段的半波宽度为２ｎｍ外，９４０ｎｍ波段为水汽的吸收带，可利太阳辐射计反演出的水汽柱浓度与［２Ｗ４］；李建玉等研发的ＤＴＦ型柱浓度与微波辐射计测量结果的均等地也取得了较好的观测结果［２５＿２８］
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光外差光谱仪的仪器线型函数研究[J]. 卢兴吉,曹振松,谈图,黄印博,高晓明,饶瑞中. 物理学报. 2019(06)
[2]3.53μm激光外差太阳光谱测量系统[J]. 卢兴吉,曹振松,黄印博,高晓明,饶瑞中. 光学精密工程. 2018(08)
[3]应用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪[J]. 曹亚南,王睿,王贵师,朱公栋,谈图,王晶晶,刘锟,汪磊,梅教旭,高晓明. 光谱学与光谱分析. 2017(11)
[4]CE-318太阳光度计及探空数据反演水汽含量与MODIS近红外水汽产品对比[J]. 李成,黄秋燕,覃志豪. 地球信息科学学报. 2017(07)
[5]高光谱观测卫星及应用前景[J]. 孙允珠,蒋光伟,李云端,杨勇,代海山,何军,王琦,叶擎昊,曹琼. 上海航天. 2017(03)
[6]基于激光外差技术的高分辨率整层大气透过率测量[J]. 吴庆川,黄印博,谈图,曹振松,刘强,高晓明,饶瑞中. 光谱学与光谱分析. 2017(06)
[7]4.4μm中红外激光外差光谱探测技术研究[J]. 谈图,曹振松,王贵师,汪磊,刘锟,黄印博,陈卫东,高晓明. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[8]地基高分辨率傅里叶变换红外光谱反演环境大气中的CH4浓度变化[J]. 田园,孙友文,谢品华,刘诚,刘文清,刘建国,李昂,胡仁志,王薇,曾议. 物理学报. 2015(07)
[9]应用于高精度大气CO2遥感的空间外差技术研究[J]. 韦秋叶,王先华,叶函函,李志伟,江新华,卜婷婷. 光学学报. 2014(08)
[10]一种利用天空辐射计反演大气总水汽量的算法研究[J]. 胡志远,闭建荣,黄建平,史晋森,刘玉芝. 高原气象. 2014(01)
博士论文
[1]卫星紫外遥感的大气对流层臭氧浓度反演方法研究[D]. 吕春光（Chunguang Lyu）.南京大学 2015
[2]大气气溶胶与痕量气体廓线MAX-DOAS遥测方法研究[D]. 周海金.中国科学技术大学 2013
[3]大气CO2辐射传输特性与反演方法研究[D]. 吴军.中国科学技术大学 2013
[4]甲烷气体分子高灵敏高分辨吸收光谱的理论与实验研究[D]. 马维光.山西大学 2005
硕士论文
[1]中红外激光的产生及大气传输特性研究[D]. 张泽宇.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[2]红外大气能见度及其工程应用研究[D]. 张景伟.合肥工业大学 2016
[3]高能激光大气传输热晕效应分析[D]. 蒲桃园.电子科技大学 2010
[4]大气气体吸收的温度依赖关系研究[D]. 李翠娜.南京信息工程大学 2008
本文编号：3315480
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3315480.html
