直接測風(fēng)激光雷達(dá)研究.pdf

1、直接測風(fēng)激光雷達(dá)是探測晴空風(fēng)場精細(xì)結(jié)構(gòu)的遙感工具，對于天氣預(yù)報、大氣動力學(xué)研究、航空風(fēng)切變安全預(yù)警和國防應(yīng)用都有重要的意義和顯著的應(yīng)用前景。 多普勒激光測風(fēng)雷達(dá)從工作原理上可分為相干和非相干(直接探測)兩種。論文中采用了雙通道Fabry-Perot(F-P)干涉儀直接探測系統(tǒng)，探測Mie散射回波信號?？紤]到大氣氣溶膠和分子的運(yùn)動對發(fā)散激光束的作用，在低空，發(fā)射激光用1064nm時，大氣分子的Rayleigh散射回波信號幾乎為零，

2、氣溶膠的Mie散射信號相對較強(qiáng)，這給信號的探測帶來很大的方便。鑒頻系統(tǒng)是多普勒測風(fēng)雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)之一，能從探測光強(qiáng)度的變化分析出頻移量，其鑒頻能力會影響雷達(dá)測風(fēng)的精度。本文分析了測風(fēng)激光雷達(dá)的基本原理。直接探測方法中，邊緣技術(shù)將激光入射頻率鎖定在鑒頻器陡峭邊緣上，較小的頻移將導(dǎo)致較大的信號強(qiáng)度變化。 論文主要研究測風(fēng)雷達(dá)的鑒頻系統(tǒng)，分析了針對低空氣溶膠散射信號的雙邊緣探測理論，然后仿真了F-P對激光束的透過率函數(shù)，根據(jù)不同F(xiàn)-P

3、的參數(shù)對系統(tǒng)靈敏度的影響選擇最適合的F-P參數(shù)，仿真鑒頻系統(tǒng)的鑒頻過程。分析了激光線寬，標(biāo)準(zhǔn)具表面質(zhì)量等對系統(tǒng)鑒頻的影響，在現(xiàn)階段，我們采用的F-P雙通道是分開的獨(dú)立通道，為了提高其穩(wěn)定性能，進(jìn)行改進(jìn)，將兩個標(biāo)準(zhǔn)具固定在一個基板上，在受到環(huán)境干擾時它們的中心頻率漂移變化相同，于是可以保證標(biāo)準(zhǔn)具的頻譜中心間隔不受干擾。為了確保出射激光頻率在雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具的中心位置，采用了透過率反饋信號調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)具腔長。最后對仿真后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，選取合適