連續(xù)外差激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá).pdf

1、激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)是利用激光多普勒效應(yīng)測(cè)量大氣風(fēng)場(chǎng)速度的一種技術(shù)。與傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)工具和方法相比，激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)具有不影響目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、信號(hào)穩(wěn)定、精度高、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于氣象領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、科學(xué)領(lǐng)域等。由于其良好的發(fā)展前景，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在這方面發(fā)展都較迅速，美、英、俄、法等國(guó)已有相關(guān)產(chǎn)品報(bào)導(dǎo)。激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)通常由激光器、入射光學(xué)單元、接受或者收集光學(xué)單元、多普勒信號(hào)處理器(探測(cè)器)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。由于氣溶膠在大氣中

2、的良好跟隨性，所以對(duì)于風(fēng)速的測(cè)量，實(shí)際上是對(duì)大氣中氣溶膠運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量。通過(guò)探測(cè)大氣中氣溶膠對(duì)激光的散射來(lái)獲得多普勒頻移，從而算出相應(yīng)的風(fēng)速值。 在本文中，分別介紹了基于CO<,2>激光器的相干測(cè)速和基于1.55μm光纖激光器的全光纖相干測(cè)風(fēng)兩種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 測(cè)速系統(tǒng)是利用一片薄膜偏振片(TFP)將CO<,2>激光器發(fā)射的激光分為主振和本振兩束光，其中主振光通過(guò)收/發(fā)合一的天線平行發(fā)射到空中，照射在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上，散射光再通過(guò)

3、天線回到系統(tǒng)后與本振光發(fā)生相干混頻，通過(guò)探測(cè)器后產(chǎn)生電信號(hào)，并在放大后進(jìn)行快速FFT變換，最后得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相應(yīng)的多普勒速度信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)中，我們順利測(cè)到了目標(biāo)速度，測(cè)速精度優(yōu)于2％，測(cè)量距離超過(guò)100米。該實(shí)驗(yàn)的成功，為下一步的測(cè)風(fēng)系統(tǒng)打下了良好的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 對(duì)于全光纖測(cè)風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)，同樣采用連續(xù)相干探測(cè)的模式。該系統(tǒng)主要由窄線寬光纖激光器，收/發(fā)單元，光學(xué)收發(fā)天線，探測(cè)及高速信號(hào)處理系統(tǒng)等組成。與基于CO<,2>激光器的相干