本文選題：多普勒激光雷達(dá)　切入點(diǎn)：光纖Mach-Zehnder干涉儀　出處：《光譜學(xué)與光譜分析》2017年03期

【摘要】：多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)的重要手段之一。通過檢測(cè)風(fēng)速導(dǎo)致的大氣后向散射譜的多普勒頻移從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的探測(cè)。由于受鑒頻器本身特性的影響,高靈敏度與大動(dòng)態(tài)范圍的探測(cè)一直是大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)的難點(diǎn)。提出采用雙光纖Mach-Zehnder干涉儀(FMZI)作為多普勒激光雷達(dá)的鑒頻器件,設(shè)計(jì)兩路不同動(dòng)態(tài)范圍及風(fēng)速探測(cè)靈敏度的FMZI鑒頻器同時(shí)對(duì)大氣回波信號(hào)進(jìn)行鑒頻。采用小光程差(13.7 cm)、大動(dòng)態(tài)范圍(±100 m·s~(-1))鑒頻光路FMZI-2對(duì)風(fēng)速區(qū)間進(jìn)行定位,大光程差(74.8 cm)、高探測(cè)靈敏度(2.62%/(m·s~(-1)))的鑒頻光路FMZI-1進(jìn)行風(fēng)速精細(xì)探測(cè),從而實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍高靈敏度的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)。利用標(biāo)準(zhǔn)大氣模型對(duì)不同參數(shù)條件下的系統(tǒng)靈敏度、系統(tǒng)探測(cè)的信噪比及風(fēng)速誤差進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)±100 m·s~(-1)大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)風(fēng)速誤差小于1 m·s~(-1)的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè),為大動(dòng)態(tài)范圍高靈敏度測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的發(fā)展進(jìn)行了有益的探索。
[Abstract]:Doppler wind lidar is one of the important methods to detect the atmospheric wind field. By detecting the Doppler frequency shift of the atmospheric backscattering spectrum caused by the wind speed, the detection of the wind speed can be realized. The detection of high sensitivity and large dynamic range is always a difficult problem in the detection of atmospheric wind field. A dual-fiber Mach-Zehnder interferometer (FMZI) is proposed as a frequency discriminator for Doppler lidar. Two FMZI frequency discriminators with different dynamic range and detection sensitivity of wind speed are designed to detect the frequency of atmospheric echo signals simultaneously. The large dynamic range (鹵100m / s ~ (-1)) frequency discriminant path FMZI-2 is used to locate the wind speed interval by using a small optical path difference of 13.7 cm ~ (-1) and a large dynamic range (鹵100m / s ~ (-1)). The large optical path difference is 74.8 cm ~ (-1), and the high detection sensitivity is 2.62 / m ~ (-1) / m ~ (-1). The fine detection of wind speed is carried out by the frequency discriminating light path (FMZI-1), and the high sensitivity wind field detection in a large dynamic range is realized. The system sensitivity under different parameters is obtained by using the standard atmospheric model, and the sensitivity of the system under different parameters is obtained by using the standard atmospheric model. The signal to noise ratio (SNR) and wind speed error of the system are simulated and analyzed. The results show that the system can detect the atmospheric wind field with the wind speed error less than 1 m / s ~ (-1) in the large dynamic range of 鹵100 m / s ~ (-1). It is useful for the development of high sensitivity wind lidar in large dynamic range.
【作者單位】： 西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61205189,61275185,41627807) 陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014JQ5174)資助
【分類號(hào)】：TN958.98

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本文編號(hào)：1679858