【摘要】：差分吸收激光雷達(dá)以其高空間分辨率、掃描速度快、高探測(cè)靈敏度等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大氣、海洋和陸地的遙感探測(cè),在大氣檢測(cè)領(lǐng)域,可對(duì)大范圍分布的痕量氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量;中紅外波段覆蓋了眾多無(wú)機(jī)分子及有機(jī)分子的吸收峰,在大氣污染探測(cè)方面具有很大的潛在優(yōu)勢(shì),可充分利用污染氣體在中紅外波段大氣典型窗口吸收特性,研制新型激光雷達(dá)測(cè)污技術(shù)。作為近些年來(lái)測(cè)量空氣污染氣體排放的新手段,中紅外差分吸收激光雷達(dá)的研究對(duì)大氣污染的監(jiān)測(cè)、治理至關(guān)重要。本文基于中紅外差分吸收激光雷達(dá)(MI-DIAL)系統(tǒng)研發(fā),研究了基于差分吸收激光雷達(dá)原理的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和實(shí)驗(yàn)。本文基于差分吸收激光雷達(dá)原理,介紹了中紅外差分吸收激光雷達(dá)系統(tǒng)理論依據(jù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分設(shè)計(jì)參數(shù)及系統(tǒng)工作流程。在Labview編譯環(huán)境下,基于系統(tǒng)算法開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件,將脈沖累加平均、五點(diǎn)滑動(dòng)平滑結(jié)合多重相關(guān)檢測(cè)法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)時(shí)顯示測(cè)量氣體濃度信息。對(duì)系統(tǒng)本底噪聲的扣除結(jié)果表明,結(jié)合上述反演方法可以有效地抑制噪聲,并且有利于有效信號(hào)的提取。在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)反演方法的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了中紅外差分吸收激光雷達(dá)系統(tǒng)控制軟件,將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)反演、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)值仿真模塊和掃描頭控制模塊集成,界面設(shè)計(jì)合理,操作方便。在此控制軟件的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了一系列驗(yàn)證原理樣機(jī)系統(tǒng)探測(cè)能力硬靶實(shí)驗(yàn),有效評(píng)估了系統(tǒng)探測(cè)能力,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可測(cè)到1km內(nèi)硬靶回波信號(hào)、60m大氣氣溶膠回波信號(hào)、煙霧和水霧回波信號(hào),信號(hào)處理結(jié)果證實(shí)了數(shù)據(jù)采集程序和反演方法可有效消除誤差。同時(shí),將多次吸收池光譜實(shí)驗(yàn)所測(cè)二氧化氮吸收光譜與HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)二氧化氮模擬光譜進(jìn)行比較,相關(guān)性達(dá)到92.01%,并基于此,在所測(cè)吸收光譜上對(duì)二氧化氮測(cè)量波長(zhǎng)對(duì)進(jìn)行選擇,選取了 3.414μm、3.424μm分別作為OFF、ON測(cè)量波長(zhǎng)。
【圖文】：

邐南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文實(shí)現(xiàn)流程、程序框圖實(shí)現(xiàn)方式，詳細(xì)解釋了各模塊核心函數(shù)，并將數(shù)據(jù)采集、掃描制采用狀態(tài)機(jī)機(jī)制集成。逡逑第五章，實(shí)驗(yàn)研究，首先介紹二氧化氮吸收光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)，基于模擬吸收光譜測(cè)吸收光譜一致性，選擇二氧化氮測(cè)量波長(zhǎng)對(duì)；其次，展開(kāi)中紅外差分吸收激光雷理樣機(jī)探測(cè)能力實(shí)驗(yàn)，分析不同硬靶回波信號(hào)及水霧、煙霧及１．５ｋｍ氣溶膠回波信驗(yàn)證中紅外差分吸收激光雷達(dá)探測(cè)性能，結(jié)合實(shí)際測(cè)量信號(hào)，，應(yīng)用信號(hào)預(yù)處理方法，除了系統(tǒng)隨機(jī)誤差。逡逑第六章，總結(jié)與展望。逡逑為便于廣大學(xué)者了解本文研宄框架，整合論文內(nèi)容，制作了全文技術(shù)路線圖，１．邋１所示。逡逑￣＾逡逑

波信號(hào)衰減不同，同時(shí)，氣溶膠和空氣中氣體分子對(duì)這兩束不同波長(zhǎng)的光具有基本相同逡逑的散射能力，檢測(cè)這兩束反射光的強(qiáng)度差就可計(jì)算出被測(cè)氣體在大氣中的度大小。探逡逑測(cè)原理如圖２．１所示。在實(shí)際應(yīng)用中，為消除諸多干擾對(duì)吸收效應(yīng)的影響，所選取的波逡逑長(zhǎng)對(duì)波長(zhǎng)需盡量相近。逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X831

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645195