風(fēng)場(chǎng)是十分重要的大氣參數(shù)。在激光大氣傳輸、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、航空航天安全、風(fēng)力發(fā)電評(píng)估等領(lǐng)域扮演著重要角色。長(zhǎng)期以來,由于缺乏特定的大氣風(fēng)場(chǎng)遙感設(shè)備,造成邊界層至平流層底部（約2km～1 5km）大氣風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)匱乏,因此限制了大氣風(fēng)場(chǎng)相關(guān)領(lǐng)域的研究。多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)是一種利用激光對(duì)大氣風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)的手段,具有空間分辨率高、具備連續(xù)測(cè)量、機(jī)動(dòng)性好等方面的特點(diǎn),成為近年來大氣探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),應(yīng)用前景十分廣闊。本文重點(diǎn)研究了探測(cè)對(duì)流層大氣風(fēng)場(chǎng)瑞利-米散射多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制,包括系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化及硬件設(shè)計(jì)、穩(wěn)頻和鎖頻關(guān)鍵技術(shù)研究、風(fēng)場(chǎng)反演方法研究、及外場(chǎng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)與誤差分析。論文首先介紹了探測(cè)對(duì)流層大氣風(fēng)場(chǎng)瑞利-米散射多普勒激光雷達(dá)設(shè)計(jì)與研制方案。第一步對(duì)測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)核心鑒頻器件FP標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)為:FSR=8GHz,FWHM=1GHz,兩個(gè)邊緣通道峰值間距為3.48GHz。其次根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真,仿真結(jié)果表明:在探測(cè)對(duì)流層大氣風(fēng)場(chǎng)中,波長(zhǎng)532nm最具有優(yōu)勢(shì),并且選取800mm 口徑望遠(yuǎn)鏡與單脈沖能量800mJ的Nd:YAG激光器。最終對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行單... 

【文章來源】：中國(guó)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(yè)數(shù)】：127 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２．１風(fēng)杯實(shí)物圖（左）及其原理圖（右）??

?第１章綜述???測(cè)量?jī)?chǔ)存的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估�，F(xiàn)有的測(cè)風(fēng)塔多為折架式結(jié)構(gòu)和圓筒式結(jié)構(gòu)，??高度為１０￣１５０米［１１］。??（２）?探空氣球??探空氣球也是另一種常見的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)儀器，如圖（１．２．２）所示。其采用??以氫氣、氦氣作為填充氣體，并且能攜帶探空儀器升入高空進(jìn)行試驗(yàn)。探空氣球??方法在平流層研宄領(lǐng)域具有重要意義，同時(shí)也為氣象學(xué)發(fā)展和天氣預(yù)告工作提供??可靠的氣象數(shù)據(jù)。探空氣球可攜帶的無(wú)線電探空儀種類較多，在做到探空氣球自??動(dòng)充氣的同時(shí)，也要做到探空氣球的自動(dòng)排氣用來限高和限速。探空氣球是一種??直接測(cè)量?jī)x器，氣球上攜帶溫度、濕度、風(fēng)速等傳感器，測(cè)量精度高、范圍廣。??目前氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)中一般為上午８點(diǎn)和下午８點(diǎn)各放一次探空氣球，難以進(jìn)行連??續(xù)觀測(cè)，且可回收探空氣球還沒有普及，測(cè)量成本較大。??化斗，ＧＰＳ＾收夭線??ｆｌｐ?＿＿Ｉ＿＿??丨驗(yàn)ＧＰＳ定咖塊娜轉(zhuǎn)換?１?ＴＰＵ測(cè)置板??｜?丨調(diào)士射??？?＾?ｊＵＨＦ３ｔ？＾ｔ??北斗／ｏｐｓ探空儀部分??圖１．２．２探空氣球?qū)嵨飯D（左）及其電路框圖（右）??（３）風(fēng)廓線雷達(dá)??風(fēng)廓線雷達(dá)的原理是通過發(fā)射不同角度的電磁波，接收由大氣波動(dòng)影響的回??波信號(hào)，并基于多普勒頻移效應(yīng)，對(duì)回波信號(hào)分析處理，得到大氣速度分量。如??圖（丨．２．３）所示。通常風(fēng)廓線雷達(dá)采用三波束或五波束模式掃描［１３］。為提高探測(cè)??精度，一般都為五波束探測(cè)，這五個(gè)波束不是同時(shí)發(fā)射，每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)波束，??依次循環(huán)，完成一個(gè)掃描周期，最終在水平方向上投影，合成水平風(fēng)常??幽Ｉ??圖１．２．３風(fēng)廓線雷達(dá)實(shí)物圖（左）及其原理圖（右）??４??

?第１章綜述???測(cè)量?jī)?chǔ)存的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估�，F(xiàn)有的測(cè)風(fēng)塔多為折架式結(jié)構(gòu)和圓筒式結(jié)構(gòu)，??高度為１０￣１５０米［１１］。??（２）?探空氣球??探空氣球也是另一種常見的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)儀器，如圖（１．２．２）所示。其采用??以氫氣、氦氣作為填充氣體，并且能攜帶探空儀器升入高空進(jìn)行試驗(yàn)。探空氣球??方法在平流層研宄領(lǐng)域具有重要意義，同時(shí)也為氣象學(xué)發(fā)展和天氣預(yù)告工作提供??可靠的氣象數(shù)據(jù)。探空氣球可攜帶的無(wú)線電探空儀種類較多，在做到探空氣球自??動(dòng)充氣的同時(shí)，也要做到探空氣球的自動(dòng)排氣用來限高和限速。探空氣球是一種??直接測(cè)量?jī)x器，氣球上攜帶溫度、濕度、風(fēng)速等傳感器，測(cè)量精度高、范圍廣。??目前氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)中一般為上午８點(diǎn)和下午８點(diǎn)各放一次探空氣球，難以進(jìn)行連??續(xù)觀測(cè)，且可回收探空氣球還沒有普及，測(cè)量成本較大。??化斗，ＧＰＳ＾收夭線??ｆｌｐ?＿＿Ｉ＿＿??丨驗(yàn)ＧＰＳ定咖塊娜轉(zhuǎn)換?１?ＴＰＵ測(cè)置板??｜?丨調(diào)士射??？?＾?ｊＵＨＦ３ｔ？＾ｔ??北斗／ｏｐｓ探空儀部分??圖１．２．２探空氣球?qū)嵨飯D（左）及其電路框圖（右）??（３）風(fēng)廓線雷達(dá)??風(fēng)廓線雷達(dá)的原理是通過發(fā)射不同角度的電磁波，接收由大氣波動(dòng)影響的回??波信號(hào)，并基于多普勒頻移效應(yīng)，對(duì)回波信號(hào)分析處理，得到大氣速度分量。如??圖（丨．２．３）所示。通常風(fēng)廓線雷達(dá)采用三波束或五波束模式掃描［１３］。為提高探測(cè)??精度，一般都為五波束探測(cè)，這五個(gè)波束不是同時(shí)發(fā)射，每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)波束，??依次循環(huán)，完成一個(gè)掃描周期，最終在水平方向上投影，合成水平風(fēng)常??幽Ｉ??圖１．２．３風(fēng)廓線雷達(dá)實(shí)物圖（左）及其原理圖（右）??４??


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