基于差分成像法的大气相干长度测试技术研究

发布时间：2017-08-13 03:05

  本文关键词：基于差分成像法的大气相干长度测试技术研究

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【摘要】：激光在湍流大气中传播时,大气折射率的随机起伏会导致激光信号的振幅和相位发生随机波动,使得到达接收端的光束产生散斑和闪烁现象,严重时光斑完全破碎。这些效应严重制约了激光的大气应用。因此,准确可靠地分析并测量出大气湍流的影响对激光工程具有重要意义。本文详细介绍了差分成像法大气相干长度监测仪(Differential Image Motion Monitor-DIMM)的国内外发展现状,总结了典型仪器的技术参数;概述了大气湍流的产生机理,从折射率结构常数及其性质、相位起伏、到达角起伏三个方面讨论了大气湍流的光学特性,并明确了大气相干长度作为唯一能够全面描述湍流强度的参量的重要意义;分析比较了多种湍流强度的测量方法,指出了DIMM操作简便、成本低、精度高的优点;详细介绍了DIMM的测量原理;确定了系统的设计方案和重要参数;完成光机结构设计和装调。在野外进行整晚观星测试,获得了大气相干长度变化曲线图。测量过程中设备跟踪精度高,稳定性好,基本不需要人为干预;测量结果满足湍流强度夜间的变化特性,证明了本DIMM系统测量大气湍流强度的可行性。
【关键词】：大气湍流 差分成像法(DIMM) 大气相干长度 光机设计 测试
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH765.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的目的和意义8
• 1.2 国内外发展现状8-15
• 1.2.1 国外发展现状8-12
• 1.2.2 国内发展现状12-15
• 1.3 本文的研究内容15-16
• 第二章 光在湍流大气中的传播16-25
• 2.1 大气湍流的产生机理16-17
• 2.2 大气湍流中的折射率场17-20
• 2.2.1 折射率结构常数17-19
• 2.2.2 折射率结构常数的性质19-20
• 2.3 光在湍流大气中的空间相干性退化20-23
• 2.3.1 相位起伏20-22
• 2.3.2 到达角起伏22-23
• 2.4 大气相干长度23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 大气湍流强度测试方法25-32
• 3.1 大气湍流折射率结构常数测量方法25-27
• 3.1.1 温度脉动法25
• 3.1.2 激光闪烁法25-26
• 3.1.3 雷达测量法26-27
• 3.2 大气相干长度测试方法27-31
• 3.2.1 DIMM工作原理27-30
• 3.2.2 几种理论公式的分析比较30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 DIMM大气相干长度仪的设计32-50
• 4.1 系统组成与原理32-34
• 4.2 光机结构设计34-42
• 4.2.1 光学设计34-39
• 4.2.2 机械结构设计39-42
• 4.3 伺服单元设计42-44
• 4.4 图像采集与处理单元设计44-49
• 4.4.1 图像采集单元44-47
• 4.4.2 处理单元47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 实测结果与分析50-55
• 5.1 测试设备组成50
• 5.2 测试现场与数据分析50-53
• 5.3 系统不足与改进53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 总结与展望55-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间的研究成果60

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1 陈柏;影响激光相干长度的若干因素[J];集美航海学院学报;1996年01期

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2 贾玉光;大气结构常数光学测试机理及试验研究[D];长春理工大学;2014年

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本文编号：665040