近红外拉曼激光雷达探测大气气溶胶技术研究

发布时间：2024-05-29 01:50

　　针对近红外波段气溶胶光学参数独立探测困难的问题,提出了基于转动拉曼散射的气溶胶光学参数探测方法。研究了近红外波段(1064nm)的大气散射转动拉曼光谱特征,选取了不受温度影响的转动拉曼散射谱线范围,确定为1051nm-1061nm和1068nm-1079nm。根据米散射和转动拉曼散射谱线范围,设计了基于光栅分光的近红外转动拉曼探测分光系统,系统中采用光栅、长焦透镜、带有小孔的反射镜及大相对孔径镜头将米散射信号和转动拉曼散射信号分离,转动拉曼通道可以实现对米散射信号10-4的抑制率。该分光系统可以将拉曼散射信号的斯托克斯线以及反斯托克斯线同时收集,获得了高的系统信噪比。利用雾霾和有云的大气模型对所设计系统的探测能力进行了仿真计算与分析,根据 计算结果可得该系统可以实现对雾霾天气时(能见度<1km)边界层内(<4.5km)气溶胶的高精度探测;同时也可以实现对一般天气情况下,天空中云层光学参数的高精度探测。设计并搭建了 1064nm的转动拉曼激光雷达实验系统,利用航测数据以及一套自适应的参考高度算法来对该拉曼激光雷达系统常数进行了标定。推导出了适应于各种天气情况以及不同实验状态下...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1拉曼散射原理图

拉曼激光雷达探测气溶胶光学参量的理论与反演方法研究72拉曼激光雷达探测气溶胶光学参量的理论与反演方法研究2.1拉曼激光雷达探测气溶胶原理拉曼散射(Ramanscattering)从原理上出发即是一种只发生在入射光和各种分子（如氮气分子和氧气分子等）之间的一种非弹性散射过程，也称为....

图2-2振动-转动拉曼散射光谱

西安理工大学硕士学位论文8根据振动与转动的不同跃迁方式就可以将拉曼散射分为振动拉曼散射与转动拉曼散射两种；转动拉曼散射谱线与振动拉曼散射相比，振动拉曼散射谱线频移量更大，而转动拉曼散射光谱截面更大，因此转动拉曼散射相较于振动拉曼散射来说，探测能力更强，信号能量更大。如图2-2所示....

图2-3氮气和氧气纯转动拉曼散射截面

拉曼激光雷达探测气溶胶光学参量的理论与反演方法研究9式中：D0为离心畸变常数。拉曼频移Δυ可由下式计算：()()()22222222223as0(O,N)(O,N)0(O,N)(O,N)(O,N)Δν2B2J1D32J12J1=+(2-4)()()()22222222223s0(....

图2-4PCASP-100X气溶胶探头Fig.2-4PCASP-100Xaerosolprobe

讲饬Ｗ悠追囱莸玫降钠?芙翰问??辛?不同高度上大气后向散射比的统计计算与分析，为拉曼激光雷达的数据反演提供参考。2.4.2华北上空垂直高度上的后向散射比分析本文使用了河北省人工影响天气办公室的飞机观测资料中的高空气溶胶粒子谱观测结果来对后向散射比进行分析研究。使用了2005年至2....

本文编号：3983906