日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽技术研究
发布时间：2022-12-23 18:39
大气水汽是重要的大气参量,在大气中存在着三相态的变化,对人类的生产和生活都有非常重要的影响。开展全天时的大气水汽测量,对于了解大气水循环的过程以及揭示大气运动的规律具有非常重要的作用。拉曼激光雷达可实现高精度、高效率的大气水汽廓线测量,为大气环境研究、气象预报及自然灾害预警预报提供可靠的数据支持。论文针对大气水汽的全天时探测需求,开展日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的技术研究。日盲紫外域拉曼激光雷达选择Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励光源,其激励的氧气、氮气和水汽分子的振动拉曼散射光谱分别是277.5 nm,283.6nm,294.6nm,全部位于日盲紫外光谱的范围内,虽然在白天探测时不受太阳背景光的影响,但是却遭受臭氧吸收的影响,水汽混合比的数据反演也需要对臭氧吸收项进行修正,而实时臭氧浓度可通过拉曼差分法测得。因此相比于其它波段的振动拉曼激光雷达,日盲紫外域拉曼激光雷达的水汽探测需要增加氧气的振动拉曼散射通道,实时探测臭氧浓度,修正大气水汽混合比,提高大气水汽反演精度。论文开展日盲紫外域拉曼激光雷达系统的设计工作,选取镭宝公司SGR-20型号的Nd:YA...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要工作及研究内容
2 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的原理
2.1 简述
2.2 激光与大气物质的相互作用原理
2.2.1 弹性散射
2.2.2 非弹性散射
2.3 日盲紫外域拉曼激光雷达探测全天时大气水汽的原理
2.3.1 日盲紫外域激励波长下的拉曼散射光谱
2.3.2 日盲紫外域拉曼激光雷达方程
2.3.3 大气水汽混合比的反演方法
2.3.4 臭氧浓度的反演方法
2.4 本章小结
3 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的系统设计
3.1 简述
3.2 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽系统总体设计
3.2.1 系统总体设计思路
3.2.2 日盲紫外域拉曼激光雷达系统构成
3.3 激光发射单元和接收单元
3.4 光栅分光系统的设计
3.4.1 光栅分光特性分析
3.4.2 背景杂散光抑制
3.4.3 光栅分光系统结构
3.5 光电转换单元与信号采集单元
3.6 本章小结
4 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽系统分析及仿真
4.1 简述
4.2 激光雷探测大气水汽仿真的大气模型
4.3 激光雷达探测大气水汽影响因素分析
4.3.1 臭氧对日盲紫外域波段的吸收
4.3.2 荧光信号对拉曼信号的影响
4.4 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气回波信号及信噪比仿真
4.5 本章小结
5 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的系统搭建及实验观测
5.1 简述
5.2 日盲紫外域拉曼激光雷达系统搭建
5.3 大气水汽的实验观测研究
5.4 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
在校期间参与发表的文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]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. 光谱学与光谱分析. 2018(05)
[2]基于小波去噪算法的全天时大气水汽拉曼激光雷达探测与分析[J]. 王玉峰,曹小明,张晶,汤柳,宋跃辉,狄慧鸽,华灯鑫. 光学学报. 2018(02)
[3]不同紫外波段激发生物气溶胶荧光雷达系统性能分析[J]. 王强,何廷尧,华灯鑫. 光子学报. 2017(12)
[4]用于测量流层水汽的拉曼激光雷达[J]. 尚震,谢晨波,钟志庆,王邦新,王珍珠,赵明,谭敏,刘东,王英俭. 红外与激光工程. 2016(12)
[5]基于本征荧光的生物气溶胶测量激光雷达性能[J]. 饶志敏,华灯鑫,何廷尧,乐静. 物理学报. 2016(20)
[6]对流层高度大气温度、湿度和气溶胶的拉曼激光雷达系统[J]. 王玉峰,高飞,朱承炫,何廷尧,华灯鑫. 光学学报. 2015(03)
[7]大气水汽探测地基差分吸收激光雷达系统设计与性能仿真[J]. 葛烨,舒嵘,胡以华,刘豪. 物理学报. 2014(20)
[8]大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计[J]. 陈胜哲,张寅超,陈思颖,陈和,郭磐,步志超,葛宪盈. 北京理工大学学报. 2014(06)
[9]基于本征荧光测量的双通道生物气溶胶检测技术研究[J]. 徐傲,熊超,张佩,廖小情,杨巍,赵永凯,黄惠杰. 光学学报. 2013(08)
[10]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. 物理学报. 2013(12)
博士论文
[1]蛋白质的光谱法研究[D]. 高德江.吉林大学 2008
硕士论文
[1]基于拉曼激光雷达的全天时大气水汽含量探测与分析[D]. 曹小明.西安理工大学 2017
本文编号：3725227
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要工作及研究内容
2 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的原理
2.1 简述
2.2 激光与大气物质的相互作用原理
2.2.1 弹性散射
2.2.2 非弹性散射
2.3 日盲紫外域拉曼激光雷达探测全天时大气水汽的原理
2.3.1 日盲紫外域激励波长下的拉曼散射光谱
2.3.2 日盲紫外域拉曼激光雷达方程
2.3.3 大气水汽混合比的反演方法
2.3.4 臭氧浓度的反演方法
2.4 本章小结
3 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的系统设计
3.1 简述
3.2 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽系统总体设计
3.2.1 系统总体设计思路
3.2.2 日盲紫外域拉曼激光雷达系统构成
3.3 激光发射单元和接收单元
3.4 光栅分光系统的设计
3.4.1 光栅分光特性分析
3.4.2 背景杂散光抑制
3.4.3 光栅分光系统结构
3.5 光电转换单元与信号采集单元
3.6 本章小结
4 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽系统分析及仿真
4.1 简述
4.2 激光雷探测大气水汽仿真的大气模型
4.3 激光雷达探测大气水汽影响因素分析
4.3.1 臭氧对日盲紫外域波段的吸收
4.3.2 荧光信号对拉曼信号的影响
4.4 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气回波信号及信噪比仿真
4.5 本章小结
5 日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的系统搭建及实验观测
5.1 简述
5.2 日盲紫外域拉曼激光雷达系统搭建
5.3 大气水汽的实验观测研究
5.4 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
在校期间参与发表的文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]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. 光谱学与光谱分析. 2018(05)
[2]基于小波去噪算法的全天时大气水汽拉曼激光雷达探测与分析[J]. 王玉峰,曹小明,张晶,汤柳,宋跃辉,狄慧鸽,华灯鑫. 光学学报. 2018(02)
[3]不同紫外波段激发生物气溶胶荧光雷达系统性能分析[J]. 王强,何廷尧,华灯鑫. 光子学报. 2017(12)
[4]用于测量流层水汽的拉曼激光雷达[J]. 尚震,谢晨波,钟志庆,王邦新,王珍珠,赵明,谭敏,刘东,王英俭. 红外与激光工程. 2016(12)
[5]基于本征荧光的生物气溶胶测量激光雷达性能[J]. 饶志敏,华灯鑫,何廷尧,乐静. 物理学报. 2016(20)
[6]对流层高度大气温度、湿度和气溶胶的拉曼激光雷达系统[J]. 王玉峰,高飞,朱承炫,何廷尧,华灯鑫. 光学学报. 2015(03)
[7]大气水汽探测地基差分吸收激光雷达系统设计与性能仿真[J]. 葛烨,舒嵘,胡以华,刘豪. 物理学报. 2014(20)
[8]大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计[J]. 陈胜哲,张寅超,陈思颖,陈和,郭磐,步志超,葛宪盈. 北京理工大学学报. 2014(06)
[9]基于本征荧光测量的双通道生物气溶胶检测技术研究[J]. 徐傲,熊超,张佩,廖小情,杨巍,赵永凯,黄惠杰. 光学学报. 2013(08)
[10]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. 物理学报. 2013(12)
博士论文
[1]蛋白质的光谱法研究[D]. 高德江.吉林大学 2008
硕士论文
[1]基于拉曼激光雷达的全天时大气水汽含量探测与分析[D]. 曹小明.西安理工大学 2017
本文编号：3725227
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