從激光雷達基本方程出發(fā),詳細(xì)介紹了鈉的有效散射截面的計算和歸一化方法的推導(dǎo),給出鈉層數(shù)據(jù)的密度反演方法。鈉作為良好的大氣波動示蹤劑,有助于加深我們對中層頂各種復(fù)雜的動力學(xué)和化學(xué)過程的理解。在鈉層觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,我們進行了鈉層季節(jié)變化的研究與利用長時間連續(xù)鈉密度觀測數(shù)據(jù)進行潮汐波動的研究。從2013年到2017年這一段時間內(nèi)挑選103個夜晚的觀測數(shù)據(jù),作為研究全年鈉層變化的基礎(chǔ),所挑選的數(shù)據(jù)總時長為1101.5小時。為了提高信噪比、減小誤差,首先需要對原始觀測數(shù)據(jù)做預(yù)處理,本文對數(shù)據(jù)進行合并和滑動平均處理,并對全年數(shù)據(jù)進行擬合。用預(yù)處理后的鈉數(shù)據(jù)計算出北京上空全年鈉層柱密度平均值為3.141×10⁹cm^-2,平均質(zhì)心高度為91.1km,平均半高全寬（RMS）寬度的為4.7km。通過鈉密度全年變化圖像可以看出,鈉密度呈現(xiàn)全年振蕩,冬季大,夏季小的特征。柱密度有較明顯的年振蕩趨勢,冬天極大,夏天極小。質(zhì)心高度和半高寬呈現(xiàn)較顯著的半年振蕩,質(zhì)心高度春秋極大,夏冬極小,而半高寬與其相反。所觀測的結(jié)果與之前Gardner等報道的比較吻合。但是我們觀測到... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

北京激光雷達的發(fā)射單元Figure2.2TransmittingunitoflidarinBeijing(40.3°N,116.2°E)

圖 2. 3 北京激光雷達接收系統(tǒng)Figure2.3 Receiving unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E).1.3 數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制單元數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制單元是雷達系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成部分。主要包括數(shù)據(jù)采集、光觸發(fā)器、DG535 延時觸發(fā)器、前置放大器等。Mcs-pci 和 Licel 分別對應(yīng)口徑望遠(yuǎn)鏡的兩個通道以及小口徑望遠(yuǎn)鏡的 Mie 散射通道，統(tǒng)計各自的回波子數(shù)目。光觸發(fā)獲取信號作為 DG535 的觸發(fā)源，DG535 延時器被觸發(fā)后將信延時送入光電倍增管和計數(shù)卡，進行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)控制單元保證發(fā)射單元、收單元、采集單元的有序進行，從而保證數(shù)據(jù)的正常采集。北京激光雷達的數(shù)采集和系統(tǒng)控制單元如圖 2.4 所示。

圖 2. 4 北京激光雷達數(shù)據(jù)采集單元Figure 2.4 Collecting and controlling unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E)2.2 鈉層熒光通道白天觀測在原有的雙波長激光雷達的鈉熒光接收通道上，通過增加一個法拉第原子濾光器，從而實現(xiàn)鈉激光雷達的白天觀測。原子濾光器是一種光學(xué)濾光器件。原理圖如圖 2.5 所示。它由原子共振泡和置于其兩端的偏振片構(gòu)成。當(dāng)光源通過原子濾光器時，背景光因為無法和泡中原子的躍遷能級發(fā)生共振，從而被偏振片阻擋但是鈉熒光可以和泡中原子發(fā)生共振，并產(chǎn)生偏振面的法拉第旋轉(zhuǎn)，在合適的磁場和溫度下能夠使偏振面正好旋轉(zhuǎn)90°的奇數(shù)倍，進而使共振熒光通過第二個偏振片。增加了原子濾光器的雙波長激光雷達如圖 2.6 所示。Nd:YAG 激光器泵浦脈

【參考文獻】：
期刊論文
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