【摘要】：差分吸收激光雷達以其高空間分辨率、掃描速度快、高探測靈敏度等特點,廣泛應(yīng)用于大氣、海洋和陸地的遙感探測,在大氣檢測領(lǐng)域,可對大范圍分布的痕量氣體濃度進行實時測量;中紅外波段覆蓋了眾多無機分子及有機分子的吸收峰,在大氣污染探測方面具有很大的潛在優(yōu)勢,可充分利用污染氣體在中紅外波段大氣典型窗口吸收特性,研制新型激光雷達測污技術(shù)。作為近些年來測量空氣污染氣體排放的新手段,中紅外差分吸收激光雷達的研究對大氣污染的監(jiān)測、治理至關(guān)重要。本文基于中紅外差分吸收激光雷達(MI-DIAL)系統(tǒng)研發(fā),研究了基于差分吸收激光雷達原理的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和實驗。本文基于差分吸收激光雷達原理,介紹了中紅外差分吸收激光雷達系統(tǒng)理論依據(jù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分設(shè)計參數(shù)及系統(tǒng)工作流程。在Labview編譯環(huán)境下,基于系統(tǒng)算法開發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件,將脈沖累加平均、五點滑動平滑結(jié)合多重相關(guān)檢測法對回波信號進行處理,實時顯示測量氣體濃度信息。對系統(tǒng)本底噪聲的扣除結(jié)果表明,結(jié)合上述反演方法可以有效地抑制噪聲,并且有利于有效信號的提取。在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)反演方法的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了中紅外差分吸收激光雷達系統(tǒng)控制軟件,將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)反演、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)值仿真模塊和掃描頭控制模塊集成,界面設(shè)計合理,操作方便。在此控制軟件的基礎(chǔ)上,開展了一系列驗證原理樣機系統(tǒng)探測能力硬靶實驗,有效評估了系統(tǒng)探測能力,結(jié)果表明,實驗系統(tǒng)可測到1km內(nèi)硬靶回波信號、60m大氣氣溶膠回波信號、煙霧和水霧回波信號,信號處理結(jié)果證實了數(shù)據(jù)采集程序和反演方法可有效消除誤差。同時,將多次吸收池光譜實驗所測二氧化氮吸收光譜與HITRAN數(shù)據(jù)庫二氧化氮模擬光譜進行比較,相關(guān)性達到92.01%,并基于此,在所測吸收光譜上對二氧化氮測量波長對進行選擇,選取了 3.414μm、3.424μm分別作為OFF、ON測量波長。
【圖文】：

邐南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文實現(xiàn)流程、程序框圖實現(xiàn)方式，詳細解釋了各模塊核心函數(shù)，并將數(shù)據(jù)采集、掃描制采用狀態(tài)機機制集成。逡逑第五章，實驗研究，首先介紹二氧化氮吸收光譜測量實驗，基于模擬吸收光譜測吸收光譜一致性，選擇二氧化氮測量波長對；其次，展開中紅外差分吸收激光雷理樣機探測能力實驗，分析不同硬靶回波信號及水霧、煙霧及１．５ｋｍ氣溶膠回波信驗證中紅外差分吸收激光雷達探測性能，結(jié)合實際測量信號，，應(yīng)用信號預(yù)處理方法，除了系統(tǒng)隨機誤差。逡逑第六章，總結(jié)與展望。逡逑為便于廣大學(xué)者了解本文研宄框架，整合論文內(nèi)容，制作了全文技術(shù)路線圖，１．邋１所示。逡逑￣＾逡逑

波信號衰減不同，同時，氣溶膠和空氣中氣體分子對這兩束不同波長的光具有基本相同逡逑的散射能力，檢測這兩束反射光的強度差就可計算出被測氣體在大氣中的度大小。探逡逑測原理如圖２．１所示。在實際應(yīng)用中，為消除諸多干擾對吸收效應(yīng)的影響，所選取的波逡逑長對波長需盡量相近。逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X831

【參考文獻】

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本文編號：2645195