探测气溶胶消光特性的双波长米散射激光雷达

研制了一台双波长米散射激光雷达,用来探测对流层大气气溶胶532nm和1064nm两个波段的消光特性及其时空分布.该雷达系统采用四个通道分别用于对流层下部和中上部532nm及1064nm的大气回波信号,并采用窄带滤光片.借助小孔光阑,有效压制背景,以提高系统白天探测能力.描述了该雷达系统的总体结构和技术参数以及数据处理方法.给出了合肥地区(N31°54',E117°10')对流层大气气溶胶532nm及1064nm大气气溶胶消光系数的垂直廓线及其时空分布的典型探测结果,分析了气溶胶的波长依赖指数和532nm波段的光学厚度.观测和分析结果表明,双波长具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好地反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征.     

基于1064nm米散射激光雷达的大气消光特性的研究

介绍了一台自行研制的1064nm微脉冲米散射激光雷达的总体结构、技术参数及其工作原理。给出了具体探测的实验结果,推算出系统的几何重叠因子,根据激光雷达方程的反演方法,得出了大气气溶胶消光系数随高度变化的垂直分布廓线图。该激光雷达系统在夜晚的探测高度可达5km左右。通过激光雷达系统的日夜连续监测,可得到消光系数随高度及时间变化的三维分布图,对于进一步研究大气气溶胶的浓度、分布、散射及吸收特性都具有重要的意义。     

大气探测激光雷达技术综述

大气探测激光雷达具有可提供高时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据的优势,已经成为大气探测强有力的工具。按照激光雷达探测技术分类,有米散射激光雷达、偏振激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达、高光谱分辨率激光雷达、瑞利散射激光雷达、共振荧光激光雷达和多普勒激光雷达等,分别介绍了各类激光雷达探测的基本原理、发展历史及优缺点,以及其在探测大气气溶胶和云、水汽、温度、风、痕量气体、温室气体和污染气体等方面的应用。最后进行总结,并对激光雷达技术发展趋势进行了展望。     

偏振米散射激光雷达在大气监测中的应用

简要介绍了激光雷达分类、偏振米散射激光雷达系统及其应用领域.通过偏振米散射激光雷达在重庆大气监测中的应用,对云层和PBL高度进行了探测,同时结合能见度、气象五参数、PM10、PM2.5和后向轨迹数据,对污染过程进行了分析.结果表明:2012年2月18日晚上高空的云层造成降雨;2012年4月5日至2012年4月9日的PBL高度主要集中在400m至600m;2011年12月1日至2011年12月5日这段时间段内的两次污染过程:一次是由于二次污染造成;一次是由于区域污染物传输造成.     

大气气溶胶光学特性激光雷达探测

本文叙述了大气气溶胶探测激光雷达方程解和数据处理方法，给出了我们自行研制的L625和L300两台激光雷达系统的结构和主要技术参数，对平流层和对流层大气气溶胶光学特性的激光雷达探测结果进行了分析和讨论。     

卷云消光后向散射比的激光雷达测量

高层卷云对天气和气候有着重要的影响,其消光后向散射比是它的一个重要光学特性.假设卷云上方和下方没有气溶胶,只有大气分子,由激光雷达信号就可反演出卷云的透过率和光学厚度,进而算出卷云的消光后向散射比.对美国汉普顿大学的532 nm通道激光雷达测量的卷云数据进行了分析,数据采集期间从2007年1月至10月,共选取了光学厚度在0.08～1.5之间的798组卷云数据.计算结果表明:卷云高度主要分布在7～13.5 km之间;卷云消光后向散射比平均值为21.4 sr,月季特征并不很明显,概率分布呈现出正态分布特征;光学厚度的概率分布函数说明大部分为薄卷云.     

高层薄卷云消光后向散射比的求解方法

卷云的消光后向散射比是研究卷云光学特性的一个重要参量,我们的工作就是利用米散射激光雷达探测的大气和卷云的后向散射信号来获得间断出现的高层薄卷云的消光后向散射比.在无大的天气系统过境的情况下,通过对定点观测到的雷达上空有卷云和无卷云的大气回波信号的对比求解,得出间歇性卷云的消光后向散射比,并与其他方法进行了对比分析,指明了该方法的可靠性和局限性.     

合肥地区卷云的激光雷达探测

为了研究卷云的特征,我们利用L300米散射激光雷达对安徽省合肥地区(31.90°N,117.16°E)的高层卷云进行探测.这些卷云是在晴朗夜晚激光雷达进行对流层气溶胶常规测量的同时探测到的.分析讨论了卷云的结构、光学性质及其它们的时间变化特征.结果表明:该地区卷云的云峰主要分布在8～11 km范围之内,卷云的结构呈现一定的季节变化特征.     

1.06μm激光雷达目标散射特性的实验研究

文中给出了聚四氟乙稀、喷砂铝板、光滑铝板、４８＃砂纸、３２０＃砂纸、食盐等各类材料、针对１．０６μｍ激光且入射角在不同条件下,反射功率随入射光线与目标法线夹角θ的变化关系。得到了聚四氟乙烯最接近朗伯体,而光滑铝板接近镜面的一系列有意义的结论。实验中发现喷砂铝到了聚四氯乙烯最接近朗伯体,而光滑铝板接近镜面的一系列有意义的结论。实验中发现喷砂铝板等多种材料均存在程序不同的反射峰,其中入射角等于反射角时     

Mie散射激光雷达研究成都地区大气边界层特性

基于Mie散射激光雷达,对成都地区大气边界层结构随时间的变化特性进行了研究.利用Mie散射激光雷达测量大气回波信号,由改进的Klett算法反演获得大气后向散射系数,应用误差函数拟合法并参照位温廊线获得并分析了成都地区大气边界层高度以及卷夹层厚度等特性.     

双波长双视场米散射激光雷达

介绍了一台双波长双视场米散射激光雷达,采用双接收通道分别用于高低层532nm及1064nm的同时探测,每个通道有各自独立的视场,可以兼顾低层大视场角低探测盲区和高层小视场角高探测高度的要求.该雷达系统能够自动连续探测532nm及1064nm大气气溶胶消光系数的垂直廓线和连续分布,并通过分析能够获得大气气溶胶的各种光学参数.对比验证实验表明,双波长双视场米散射激光雷达数据可靠,性能稳定.     

激光雷达大气波导折射率与消光系数研究

利用激光雷达探测大气波导具有抗电磁干扰能力强、保密性高、机动性强等优点,大气折射率和消光系数是激光传输情况的重要参考指标.文中采用激光后向散射式测量仪对1.064 μm波长激光大气传输的消光系数进行测量,并同步测量温度、湿度和大气压强来测量大气折射率,用实验数据和仿真研究激光雷达传输消光系数与大气折射率之间的相关性,结论表明二者之间存在线性关系相关,可为激光探测技术提供理论和实验参考.     

基于Mie散射理论的磷化镓粒子散射特性

基于Mie散射理论,对磷化镓微球粒子从紫外光区到红外光区的光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、粒子尺寸参数、偏振度与散射角以及光学截面与粒子尺寸参数的关系。结果表明,入射波长越长,粒子半径越小,散射越弱;并且在红外波段光散射很弱,在散射角90°方向上能观测到线偏振光,这为磷化镓材料的制备与应用提供了理论参考。     

利用米散射激光雷达获取湍流信息的方法研究

介绍了采用米散射激光雷达测量湍流信息的理论原理,分析了现有AML-2米散射激光雷达进行实验探测的可行性,并于2009年3月15日在水平方向上开展了初步实验.从回波信号曲线及数据分析结果来看,AML-2激光雷达探测湍流的有效距离为300～820 m;归一化光强起伏方差即闪烁指数数值在0.001～0.1之间,且随距离增加而...     

基于Mie理论分析离散颗粒包裹尾喷流红外消光特性

针对离散颗粒红外消光特性,利用Mie理论开展最佳干扰(消光)粒径和最佳粒径下的颗粒浓度与透过率关系的研究,在此基础上结合某典型飞机喷流参数,从理论上探讨、分析了两种离散颗粒材料环高温尾喷流喷射后的红外透过率(3 μm).研究成果对于进一步选择、研究、制备低红外透过率的离散颗粒材料提供了一套有价值的理论预估评价方法.     

双轴Mie散射激光雷达系统及其信号校准

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的M ie散射激光雷达系统,阐述了其工作原理和系统结构,较详细的讨论了该激光雷达的信号校准过程,尤其是几何重叠因子的确定。对校准后信号的反演结果和分析表明,该校准过程正确、稳定、有效。     

小型Mie散射激光雷达系统设计与装校

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的1064nm小型Mie散射激光雷达系统,详细论述了系统的设计、加工、建造和系统装配调试过程。解决了信号采集所需要的控制电路,实现了激光雷达的收发同步。实验结果表明:系统的几何重叠因子稳定可靠,校准误差为0. 00143。这同时也说明了系统设计、装校的合理性。     

双轴Mie散射激光雷达及其几何重叠因子的计算

介绍了一台直接探测的用于大气气溶胶测量的双轴Mie散射激光雷达系统,阐述了其工作原理和系统结构,在此基础上介绍了双轴激光雷达系统几何重叠因子的物理意义,并从几何推导和实验测量两方面给出求解几何重叠因子的方法.