激光雷達(dá)作為一種新興的主動(dòng)式現(xiàn)代光學(xué)遙感設(shè)備,憑借其高探測(cè)靈敏度、高時(shí)間、空間分辨率、大的探測(cè)范圍、全天時(shí)性以及能夠探測(cè)其他探測(cè)設(shè)備無(wú)法觀測(cè)的高度范圍等優(yōu)勢(shì),成為探測(cè)中、高層大氣的有力手段。在新的技術(shù)條件下,為獲得更高時(shí)間分辨率、高空間分辨率的中高層大氣廓線及其精細(xì)化結(jié)構(gòu),我們要使用功率更大的激光器以及孔徑較大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行大氣探測(cè)。同時(shí),為了接收中、高層大氣,尤其是金屬層的微弱回波信號(hào)并保證高信噪比,激光雷達(dá)系統(tǒng)中通常采用高量子效率、高靈敏度的光子計(jì)數(shù)模式的光電倍增管,結(jié)果就使得采集到的回波信號(hào)中由于近場(chǎng)強(qiáng)回波信號(hào)導(dǎo)致的信號(hào)誘導(dǎo)噪聲所引起的非線性失真更為明顯。為了獲得準(zhǔn)確可靠的大氣參數(shù)數(shù)據(jù),必須解決由光電倍增管信號(hào)誘導(dǎo)噪聲所引起的信號(hào)非線性失真的問(wèn)題。目前對(duì)于信號(hào)誘導(dǎo)噪聲以及由它引起的非線性失真的信號(hào)處理方法主要有機(jī)械斬波、電子門控PMT、SIN模型以及外置電場(chǎng),均有其不足之處。尤其對(duì)于SIN的特性進(jìn)行分析時(shí),光源的選取極大的干擾了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,為此,本文提出了快速斬波的方法并設(shè)計(jì)了發(fā)生裝置,在此基礎(chǔ)上,又提出了兩次斬波的方法及裝置;分別以這兩種裝置設(shè)計(jì)了一套全新的光電倍增管信... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大氣垂直結(jié)構(gòu)示意圖

無(wú)線電和微波雷達(dá)工作波長(zhǎng)（1～100mm）向光學(xué)頻段（光具有單色性高和波長(zhǎng)可調(diào)諧的優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)大氣中各認(rèn)；而且激光波長(zhǎng)很短，激光束可以與大氣中的微小粒互作用，不存在大氣探測(cè)的盲區(qū)（楊國(guó)韜，2001）。激光靈敏度、高時(shí)間、空間分辨率、大的探測(cè)范圍、全天時(shí)性設(shè)備無(wú)法觀測(cè)的高度范圍等優(yōu)勢(shì)，成為探測(cè)中高層大氣等，2001；She C 等.，2003b）。測(cè)激光雷達(dá)工作原理與微波雷達(dá)非常相近，基本結(jié)構(gòu)如984），以激光作為信號(hào)源，由激光器向大氣發(fā)射脈沖激互作用后，引起散射，其中一部分散射光即后向散射光會(huì)鏡所接收，接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、放大、采集以及、反演后，最終可得到所需的大氣參數(shù)廓線。

圖 1. 3 北京雙波長(zhǎng)激光雷達(dá)典型原始回波信號(hào)（岳川，2015）目前對(duì)于脈沖累積效應(yīng)以及由它引起的非線性失真的信號(hào)處理方法主要種，一是通過(guò)機(jī)械斬波器斬波（林鑫 等，2013；Proffitt M H，1997），從上將低空強(qiáng)回波信號(hào)斬?cái)啵杉到y(tǒng)只接收采集高空回波信號(hào)。二是多通接收技術(shù)（Singh U N 等.，1996；Alpers M 等.，2004），將不同通道采同高度處的未飽和光子數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。以子午工程北京雙波長(zhǎng)三通道激光雷達(dá)為例，將 1064nm 的激光經(jīng)過(guò)倍頻和染料激光器后，向大氣發(fā)射 532nm 和 589nm 的激光束，將回波信號(hào)中的射、瑞利散射和鈉共振熒光散射區(qū)分出來(lái)，分別通過(guò)不同的通道進(jìn)行接收長(zhǎng)三通道激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1. 4 所示（關(guān)塞，2005）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高空鈉層、鉀層同時(shí)探測(cè)的激光雷達(dá)[J]. 程學(xué)武,楊國(guó)韜,楊勇,李發(fā)泉,王繼紅,劉迎杰,李勇杰,林鑫,龔順生.  中國(guó)激光. 2011(02)
[4]拉曼激光雷達(dá)探測(cè)合肥地區(qū)夏秋季邊界層氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)[J]. 伯廣宇,謝晨波,劉東,陳濤,王邦新,王珍珠,鐘志慶,周軍.  中國(guó)激光. 2010(10)
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[9]高層大氣及其預(yù)報(bào)研究對(duì)航天飛行的重要性[J]. 田劍華,范權(quán)福.  環(huán)模技術(shù). 1999(01)
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博士論文
[1]武漢上空中層大氣的瑞利激光雷達(dá)觀測(cè)與研究[D]. 常啟海.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所） 2005

碩士論文
[1]北京上空中層大氣的瑞利激光雷達(dá)觀測(cè)與研究[D]. 岳川.中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心) 2015
[2]基于超聲馬達(dá)的光學(xué)斬波器的研制[D]. 王國(guó)珊.電子科技大學(xué) 2012
[3]中國(guó)武漢上空鈉層的激光雷達(dá)觀測(cè)、特性分析及理論模擬[D]. 楊國(guó)韜.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所） 2001



本文編號(hào)：3127535