【摘要】：相對于傳統(tǒng)多普勒鑒頻器Fabry-Perot干涉儀,Mach-Zehnder干涉儀(MZI)具有透過率高、直線條紋易于探測、可進行視場展寬等優(yōu)點.本文設計了基于條紋成像MZI的非相干多普勒測風激光雷達系統(tǒng),構(gòu)建了風速反演的數(shù)學模型,利用MZI視場展寬技術(shù)優(yōu)化了激光雷達系統(tǒng)的性能.數(shù)值仿真實現(xiàn)了MZI鑒頻系統(tǒng)干涉條紋圖樣的理想輸出,采用Sine Sqr函數(shù)擬合法獲取了高精度的多普勒頻移前后干涉條紋的移動距離,并通過視場補償減小了入射角對MZI光程差的影響,從而實現(xiàn)視場展寬.結(jié)果表明:采用Sine Sqr函數(shù)擬合法可獲得在±100 m·s-1的徑向風速范圍內(nèi)0.45 m·s-1的風速誤差,克服了條紋重心法反演風速不穩(wěn)定性的缺點;視場展寬技術(shù)在不降低鑒頻性能的情況下,能最大補償1°的視場角.MZI條紋成像多普勒激光雷達應用技術(shù)的探討將為中高層大氣風速激光雷達測量系統(tǒng)的實際開發(fā)奠定良好的基礎.
[Abstract]:Compared with the traditional Doppler frequency discriminator Fabry-Perot interferometer, (MZI) has the advantages of high transmittance, easy detection of linear stripes and wide field of view. In this paper, the incoherent Doppler wind lidar system based on fringe imaging MZI is designed, and the mathematical model of wind speed inversion is constructed. The performance of the laser radar system is optimized by using the MZI field broadening technique. The ideal output of interference fringe pattern of MZI frequency discriminator system is realized by numerical simulation. The moving distance of interference fringe before and after high precision Doppler frequency shift is obtained by Sine Sqr function fitting method. The influence of incident angle on MZI optical path difference is reduced by field of view compensation, so that the field of view can be widened. The results show that the wind speed error of 0.45 m / s ~ (-1) in the range of 鹵100m / s ~ (-1) of radial wind speed can be obtained by using Sine Sqr function fitting method, which overcomes the shortcoming of inversion of wind speed instability by the fringe barycenter method, and the field of view broadening technique does not reduce the frequency discriminating performance. The discussion of the application technology of the field of view angle. MZI fringe imaging Doppler lidar with maximum compensation of 1 擄will lay a good foundation for the practical development of the measurement system of the middle and upper atmosphere wind speed lidar.
【作者單位】： 西安理工大學機械與精密儀器工程學院;
【基金】：國家自然科學基金青年科學基金(批準號:61205189)資助的課題~~
【分類號】：TN959.4

【參考文獻】

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本文編號：2176529