發(fā)布時間：2023-03-29 02:43

　　大氣邊界層具有明顯的湍流特性,溫度脈動作為湍流參數(shù)中最主要的物理量,可以用短時間內(nèi)的大氣溫度平均值疊加微小溫度變化量表示。由于湍流的產(chǎn)生與發(fā)展都具有高度無序性和隨機(jī)性,導(dǎo)致不論采用早期的慢響應(yīng)儀器,還是近期的探空氣球搭載超聲波溫差風(fēng)速儀和白金絲溫度脈快速響應(yīng)動儀,想要獲得1周探測的大氣邊界層溫度脈動廓線上的測量數(shù)據(jù)都很困難。因此,論文提出了光子相關(guān)光譜技術(shù)(Photon Correlation Spectroscopy,簡稱PCS)結(jié)合雷達(dá)工作機(jī)制的動態(tài)光散射高光譜激光雷達(dá)進(jìn)行大氣邊界層內(nèi)溫度脈動廓線探測的新方法:廣泛采用高光譜分辨率的PCS技術(shù)分辨率可達(dá)到10-14,其主要設(shè)備光子計數(shù)器和相關(guān)儀的響應(yīng)時間均可達(dá)到幾十皮秒;以法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具(Fabry-Perot etalon,簡稱FPE)和碘分子吸收池作為分光器件的高光譜激光雷達(dá)光譜分辨率可達(dá)百M(fèi)Hz量級。光子相關(guān)儀是PCS技術(shù)的核心裝置,它的作用是獲取雷達(dá)回波信號的相關(guān)函數(shù)。論文詳細(xì)地分析與對比了光子相關(guān)儀的現(xiàn)有實現(xiàn)方式,調(diào)研了市場上商品化的光子相關(guān)儀的性能參數(shù),最終擬采用LSI相關(guān)儀實現(xiàn)動態(tài)光散射高光譜激光雷達(dá)系統(tǒng)中大氣分子...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 大氣邊界層內(nèi)溫度脈動廓線探測的研究進(jìn)展
        1.2.2 PCS技術(shù)的研究進(jìn)展
    1.3 論文主要工作
2 PCS技術(shù)應(yīng)用于大氣溫度脈動廓線測量的理論依據(jù)
    2.1 PCS技術(shù)概況
        2.1.1 PCS的基本概念
        2.1.2 PCS法反演大氣脈動廓線數(shù)據(jù)的模型
    2.2 光子相關(guān)儀的工作原理
        2.2.1 光子相關(guān)儀的典型裝置與基本測試原理
        2.2.2 自相關(guān)信號的離散化表示
        2.2.3 光子相關(guān)儀的工作原理
    2.3 本章小結(jié)
3 PCS技術(shù)測量大氣邊界層中溫度脈動廓線的方案設(shè)計
    3.1 測量方案設(shè)計
    3.2 測量方案中的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計
        3.2.1 脈沖激光動態(tài)鎖頻技術(shù)與頻移補(bǔ)償方法
        3.2.2 基于PID閉環(huán)控制的高精度溫控技術(shù)
    3.3 測量方案的可行性分析
        3.3.1 一周探測與全天時探測高度3km
        3.3.2 探測距離分辨率3m
        3.3.3 溫度脈動探測靈敏度0.1K
    3.4 本章小結(jié)
4 光子自相關(guān)儀的軟件設(shè)計與可行性驗證
    4.1 軟件的硬件載體LSI Correlator
    4.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計
    4.3 軟件模塊化設(shè)計與仿真
        4.3.1 延遲時間生成模塊
        4.3.2 雙計數(shù)器模塊
        4.3.3 自相關(guān)運(yùn)算模塊
        4.3.4 通信模塊
        4.3.5 自相關(guān)算法驗證
        4.3.6 軟件的整體仿真
    4.4 光子自相關(guān)儀軟件的可行性驗證
        4.4.1 FPGA的設(shè)計理念
        4.4.2 FPGA的硬件選擇
    4.5 光子自相關(guān)儀的驗證性原理實驗
        4.5.1 原理實驗的器件選擇
        4.5.2 測試方案
        4.5.3 測試的數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號：3773826