本文關(guān)鍵詞：大氣溫、濕度探測(cè)拉曼激光雷達(dá)的研究與設(shè)計(jì)　出處：《北方民族大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：對(duì)流層以下的大氣溫度、相對(duì)濕度的變化與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān),特別是近年來(lái)探討最多的溫室效應(yīng)及熱島效應(yīng)。大量的研究、實(shí)驗(yàn)表明,大氣氣溶膠濃度等參數(shù)主要受到大氣溫度和相對(duì)濕度的影響,因此,地面垂直高度的大氣溫度和相對(duì)濕度的探測(cè)對(duì)于研究大氣環(huán)境和人類健康具有重要意義,并且可以為天氣預(yù)報(bào)和環(huán)境檢測(cè)等部門提供有價(jià)值的大氣相關(guān)數(shù)據(jù)信息。本文依托北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室,根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射的溫度探測(cè)機(jī)理以及振動(dòng)拉曼散射探測(cè)水汽的原理,設(shè)計(jì)了一套基于窄帶干涉濾波片分光的拉曼激光雷達(dá)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,Nd:YAG脈沖激光器發(fā)出二倍頻532nm的脈沖激光束,經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束后垂直射向大氣,激光和大氣中的氣體分子以及粒子相互作用后得到后向散射回波信號(hào)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡接收,經(jīng)過(guò)透鏡匯聚后被耦合進(jìn)多模光纖MMF傳輸,經(jīng)透鏡準(zhǔn)直后,入射到分光部分。在分光系統(tǒng)中,光束被分為四路,分別為660nm水汽振動(dòng)拉曼通道、607nm氮?dú)庹駝?dòng)拉曼通道,以及529nm和530nm高、低量子數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼通道。其中,前兩個(gè)通道用于反演水汽混合比,后兩個(gè)通道用于反演大氣溫度。在溫度探測(cè)通道中,通過(guò)對(duì)分光系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)米-瑞利彈性散射信號(hào)的高精度抑制以及對(duì)微弱轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼信號(hào)和振動(dòng)拉曼信號(hào)的高精細(xì)提取。在本系統(tǒng)中,所有光電探測(cè)器將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出,經(jīng)信號(hào)放大器后由數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行接收處理。該系統(tǒng)的光電倍增管都工作在模擬測(cè)量方式,其輸出端直接與高增益低噪音的高速放大電路相連,起到阻抗匹配及信號(hào)放大的作用,檢測(cè)子系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)低于300ns(對(duì)應(yīng)空間分辨率為45m)。此外,基于labview開發(fā)環(huán)境,本文設(shè)計(jì)了一套數(shù)據(jù)采集、處理與顯示系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了大氣溫度廓線、水汽混合比及相對(duì)濕度的采集、處理以及顯示。為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性,在寧夏銀川市內(nèi)北方民族大學(xué)17號(hào)教學(xué)樓5樓實(shí)驗(yàn)室(E'06106。,N'2938。)開展了大量探測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間設(shè)定為16分鐘左右,累加激光脈沖數(shù)為10000。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,本系統(tǒng)溫度有效探測(cè)高度為夜間0.3到3.5km。濕度的有效探測(cè)高度為白天0.3到3km,夜間0.3到4.5km。
[Abstract]:A kind of Raman lidar system based on narrow - band interference filter is designed . In this system , the output end of the system is directly connected with high - gain low - noise high - speed amplifying circuit . In the experiment , the data acquisition time of the system is set to about 16 minutes , and the number of accumulated laser pulses is 10000 . The experimental results show that the effective detection height of the system is 0.3 to 3.5km at night . The effective detection height of humidity is 0.3 to 3 km in the day and 0.3 to 4.5 km at night .

【學(xué)位授予單位】：北方民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN958.98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1404317