本文選題：多普勒 + 激光雷達(dá)��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心》2016年博士論文

【摘要】：532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)是探測(cè)30-70km高度范圍內(nèi)大氣密度、溫度和風(fēng)場(chǎng)的重要手段。發(fā)展532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)大氣動(dòng)力學(xué)研究以及保障飛行器安全具有重要意義。本文從測(cè)量原理出發(fā),對(duì)532nm多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析研究,并利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)分析了北京地區(qū)的大氣重力波特性。碘分子吸收光譜儀是532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。本文測(cè)量了不同溫度下的碘分子吸收光譜曲線,分析了碘分子吸收光譜儀的溫控精度對(duì)激光頻率穩(wěn)定以及風(fēng)速測(cè)量結(jié)果的影響。開(kāi)展了532nm激光頻率穩(wěn)定技術(shù)研究,解決了頻率穩(wěn)定過(guò)程中激光腔中的PTZ電壓調(diào)諧和激光晶體溫度調(diào)諧的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題,并研制了基于碘分子吸收光譜儀的長(zhǎng)時(shí)間激光頻率穩(wěn)定系統(tǒng)。建立了脈沖激光注入狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置,該裝置基于碘分子吸收光譜儀,能夠?qū)γ}沖激光的注入狀態(tài)和中心頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。完成了激光雷達(dá)光束自動(dòng)瞄準(zhǔn)裝置的研制,提高接收信號(hào)的信噪比,避免因激光光束與接收望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的偏差造成的測(cè)量誤差。本文給出了532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)的溫度以及風(fēng)速的測(cè)量結(jié)果,并與TIMED/SABER的溫度數(shù)據(jù)、探空氣球和MERRA的緯向風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)比結(jié)果有較高的一致性,證明了該激光雷達(dá)溫度以及風(fēng)速探測(cè)的可靠性。利用瑞利激光雷達(dá)的探測(cè)數(shù)據(jù)分析了發(fā)生在北京上空上平流層區(qū)域的一列準(zhǔn)單色重力波,并結(jié)合美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)的全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)(GFS)的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析了該地形重力波的基本參數(shù)。通過(guò)對(duì)瑞利激光雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)研究,分析了北京地區(qū)溫度以及重力波活動(dòng)的季節(jié)變化特性。
[Abstract]:532nm Rayleigh Doppler lidar is an important means of detecting atmospheric density, temperature and wind field in the range of 30-70km altitude. The development of 532nm Rayleigh Doppler lidar technology is of great significance to the study of atmospheric dynamics and the safety of aircraft. Based on the principle of measurement, some key technologies in 532nm Doppler lidar system are analyzed, and the characteristics of atmospheric gravity waves in Beijing area are analyzed by using lidar data. Iodine absorption spectrometer is the key device of 532nm Rayleigh Doppler lidar system. In this paper, the absorption spectra of iodine molecules at different temperatures are measured, and the influence of the temperature control precision of the iodine absorption spectrometer on the stability of laser frequency and the results of wind speed measurement are analyzed. The study of 532nm laser frequency stabilization technology is carried out, which solves the problem of the coordinated control of the voltage tuning and the temperature tuning of the laser crystal in the laser cavity during the frequency stabilization process. A long time laser frequency stabilization system based on iodine absorption spectrometer has been developed. A state monitoring device for pulsed laser injection is established. The device is based on iodine absorption spectrometer and can monitor the injection state and central frequency of pulsed laser. A laser radar beam automatic aiming device is developed to improve the signal-to-noise ratio of the received signal and to avoid the measurement error caused by the deviation between the laser beam and the field of view of the receiving telescope. In this paper, the temperature and wind speed of 532nm Rayleigh Doppler lidar are measured and compared with the temperature data of TIMED-SABER, sounding balloon and merra's zonal wind data. The results are in good agreement. The reliability of the temperature and wind speed detection of the lidar is proved. Using the Rayleigh lidar data, a series of quasi-monochromatic gravity waves occurred in the stratospheric region over Beijing were analyzed. Combined with the wind field data of the Global forecasting system (GFS) of the National Center for Environmental Prediction (NCEP), the basic parameters of the gravity wave are analyzed. Based on the Rayleigh lidar observation data, the seasonal variation characteristics of temperature and gravity wave activity in Beijing are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P412.25

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2058470