精準(zhǔn)的大氣風(fēng)場信息,已經(jīng)成為大氣科學(xué)的理論研究、風(fēng)電場性能評(píng)估、航空氣象安全、天氣預(yù)警預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的重要參量。測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)主要包括非相干探測(cè)和相干探測(cè)兩種方式,在測(cè)量范圍與精度上有著其它風(fēng)場探測(cè)手段不可取代的優(yōu)勢(shì)。隨著激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展以及不同領(lǐng)域應(yīng)用的不斷發(fā)掘,對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)控制系統(tǒng)中各種功能運(yùn)行的自動(dòng)化、不同組成設(shè)備的集成化、故障檢測(cè)與判斷的智能化、測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的處理與顯示等也面臨著更高的要求。因此對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)中各部分硬件進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、控制、管理,需要各部分硬件與一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)相連,然后在這臺(tái)工業(yè)控制機(jī)上安裝編寫好的系統(tǒng)控制程序,對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行發(fā)送指令、接收數(shù)據(jù)等�？刂瞥绦蜻x用計(jì)算機(jī)高級(jí)語言C++編寫,這是由于該語言具有編寫的程序質(zhì)量高、可移植性好及利于代碼維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。程序開發(fā)在Visual Studio 2013平臺(tái)下并通過引入微軟基礎(chǔ)類庫（MFC）實(shí)現(xiàn)了程序的界面窗口。系統(tǒng)使用者可以通過窗口上提供的功能按鈕與選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行與參數(shù)設(shè)置。此外程序?qū)Σ杉瘮?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與顯示也方便了系統(tǒng)使用者觀測(cè)測(cè)量結(jié)果與調(diào)試... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１微下沖氣流風(fēng)切變對(duì)飛機(jī)航道的影響??

?第１章緒論???的湍流，將會(huì)降低接觸到的后方風(fēng)輪的發(fā)電效率和使用壽命［２５－２６］。由于風(fēng)輪尾流??和當(dāng)?shù)氐牡匦纹鸱�、風(fēng)場及風(fēng)輪大小都有關(guān)系，為了每個(gè)精確的測(cè)定風(fēng)輪尾流的??長度和擴(kuò)散范圍，同樣需要能精確的測(cè)量大片實(shí)時(shí)風(fēng)常目前激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)也在??風(fēng)機(jī)部署間隔的優(yōu)化這方面取得了應(yīng)用［２７］。??幽■?＊??圖１．２典型的風(fēng)力發(fā)電廠??大氣風(fēng)場的探測(cè)還有利于提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)以及對(duì)臺(tái)??風(fēng)等災(zāi)害天氣的預(yù)警有助于人們合理安排生產(chǎn)生活以及避免生命財(cái)產(chǎn)損失。而造??成天氣變化或是氣象改變的原因很大一部分是大氣的運(yùn)動(dòng)，比如氣旋、鋒面過境、??信風(fēng)帶異變等。因此無論是邊界層內(nèi)高精度大范圍的風(fēng)場測(cè)量還是對(duì)高至平流層??的長期長期風(fēng)場探測(cè)，都可以對(duì)氣象預(yù)報(bào)或氣候預(yù)測(cè)提供參數(shù)［２ＷＧ］。??１．２風(fēng)場探測(cè)的主要方法??目前，風(fēng)場探測(cè)的常用方法包括超聲波風(fēng)速儀、多普勒雷達(dá)，無線電探空儀??和測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)。??典型的超聲波風(fēng)速儀一般有著三個(gè)等間距得超聲波收發(fā)探頭。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，??每個(gè)探頭向另外兩個(gè)探頭發(fā)出超聲波脈沖并接收兩個(gè)探頭發(fā)來的脈沖。由于聲波??在順著風(fēng)速傳播時(shí)，傳播速度加快；而在逆風(fēng)傳播時(shí)傳播速度減慢。在三個(gè)探頭??完成共６條超聲波脈沖的收發(fā)后，可以根據(jù)同一條路徑上接收和發(fā)送的時(shí)間間??隔，計(jì)算風(fēng)速在這個(gè)方向的風(fēng)量。最后通過在三個(gè)方向上的風(fēng)速分量合成得到風(fēng)??速和風(fēng)向。超聲波風(fēng)速儀測(cè)量結(jié)果精度高，時(shí)間分辨率也高且運(yùn)行穩(wěn)定可以在無??人值守的環(huán)境下長期測(cè)量并輸出數(shù)據(jù)。廣泛應(yīng)用與氣象局測(cè)風(fēng)塔、機(jī)場以及風(fēng)電??等領(lǐng)域。但超聲波風(fēng)速儀在空間上只能測(cè)量一點(diǎn)的風(fēng)場，無法掌握整個(gè)風(fēng)場動(dòng)態(tài)。??多普勒雷達(dá)同樣可

?第１章緒論???進(jìn)行整理分析。??在１９６３年，Ｂｉｅｍｓｏｎ等人就己經(jīng)探討了適用于激光雷達(dá)外差探測(cè)的激光信??號(hào)及雷達(dá)結(jié)構(gòu)［３２］，并在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中用外差接收機(jī)測(cè)到了?ｌｋｍ范圍的大氣回波??信號(hào)Ｐ扎在６０年代末，隨著Ｃ０２激光器的發(fā)明與成熟，其憑借能量轉(zhuǎn)化效率高、??輸出功率高、能量穩(wěn)定、１０．６?波長位于大氣透過率窗口等特點(diǎn)取代了紅寶石??激光器成為了當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)激光雷達(dá)研宄者的選擇。１９６８年，Ｈｕｆｆａｋｅｒ等人在美??國航天局的支持下研制成功了世界上第一臺(tái)相千測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)［３４］，該系統(tǒng)采??用Ｃ〇２激光器發(fā)射連續(xù)激光做為光源通過改變光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)的焦距得到不同距??離為中心的回波信號(hào)，最遠(yuǎn)能測(cè)量數(shù)百米的大氣風(fēng)速。在１９７０年，這套系統(tǒng)在??測(cè)量不同高度的風(fēng)速廓線以及測(cè)量機(jī)場跑道區(qū)域大氣湍流方面取得了實(shí)驗(yàn)成果??［￥３６１。這套系統(tǒng)在機(jī)場的測(cè)量現(xiàn)場圖見圖１．３。??■?１１?■??Ｋｆｅ?Ｈ?■??圖１．３連續(xù)波Ｃ０２測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的機(jī)場測(cè)量現(xiàn)場圖??隨著脈沖Ｃ〇２激光器技術(shù)的成熟，發(fā)射的單脈沖激光能量能達(dá)到１０?ｍＪ以??上意味著可以獲得更遠(yuǎn)距離的測(cè)量信號(hào)。不同距離上的氣溶膠米散射回波信號(hào)可??以通過采集的信號(hào)時(shí)序先后分辨出來，簡化了光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)的焦距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。在??這期間，最早的脈沖相干測(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)同樣在美國ＮＡＳＡ的協(xié)助下研制出來，??其設(shè)計(jì)的主要目的是為了測(cè)量大氣湍流強(qiáng)度給機(jī)場飛機(jī)起降提供安全保障。并且??在完成了地基測(cè)量后搭載在美國通用動(dòng)力公司的Ｃｏｎｖａｉｒ飛機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)??證了設(shè)備搭載在不同的平臺(tái)上。１９８４年，Ｗｅｂｅｒ等人研制了由美國國家海洋和大??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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