全天时紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统

发布时间：2019-01-20 13:18

【摘要】：紫外高光谱瑞利测温激光雷达是一种探测大气温度廓线的有效工具。目前,紫外高光谱瑞利测温激光雷达通常采用355nm波长的光,然而白天太阳背景光辐射会影响雷达系统的信噪比(SNR),进而制约温度探测的距离和精度。针对大气温度的全天时探测,提出了基于法布里-珀罗标准具的266nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统。由于到达地面的太阳背景光辐射不包含266nm波长的光,只需考虑臭氧对266nm波长光吸收的影响,进而实现全天时大气温度的探测。基于脉冲能量、望远镜直径、望远镜接收视场角、臭氧浓度以及太阳背景光强度等主要影响参数,对266nm和355nm两个波长紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的谱宽、透过率、回波信号SNR以及温度偏差参数进行数值仿真和对比分析。结果表明,大气分子和气溶胶散射对266nm波长光的影响远大于对355nm波长光的影响。白天266nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的有效探测距离为4km左右,比355nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的有效探测距离远2.9km;夜间266nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统有效探测距离为6km。探测距离小于5km时,白天266nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达的探测温度偏差比355nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达的探测温度偏差小10K。266nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达可实现全天时大气温度的探测。
[Abstract]:Ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar is an effective tool for detecting atmospheric temperature profiles. At present, the ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar usually uses 355nm wavelength light, however, the daytime solar background light radiation will affect the SNR (SNR), of radar system, and then restrict the range and precision of temperature detection. A 266nm ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar system based on Fabry-Perot standard is proposed for all-day detection of atmospheric temperature. Since the solar background radiation to the ground does not contain the 266nm wavelength, it is only necessary to consider the effect of ozone on the absorption of the 266nm wavelength, so as to realize the detection of atmospheric temperature over the whole sky. Based on the main parameters such as pulse energy, telescope diameter, telescope receiving angle of view, ozone concentration and solar background light intensity, the spectral width and transmittance of the 266nm and 355nm wavelength UV hyperspectral Rayleigh temperature measuring lidar system are studied. The echo signal SNR and temperature deviation parameters are numerically simulated and compared. The results show that the influence of atmospheric molecular and aerosol scattering on 266nm wavelength light is much greater than on 355nm wavelength light. The effective detection range of 266nm ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar system is about 4km during the day, which is 2.9 km longer than that of 355nm ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar system. The effective detection range of night 266nm ultraviolet hyperspectral Rayleigh temperature lidar system is 6 km. When the detection range is less than 5km, Detection temperature deviation of 266nm Ultraviolet Hyperspectral Rayleigh temperature Lidar is smaller than that of 355nm Ultraviolet Hyperspectral Rayleigh temperature Lidar during daytime. 10K.266nm UV Hyperspectral Rayleigh temperature Lidar can realize the detection of atmospheric temperature in the whole sky.
【作者单位】： 西安理工大学机械与精密仪器工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(41627807,61575159) 陕西省自然科学基金(2016JM6010) 陕西省教育厅科学研究计划专项(15JK1529) 中国博士后科学基金(2015 M570846)
【分类号】：TN958.98

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：2412072