本文選題：多普勒 + 激光雷達(dá)　； 參考：《中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心》2016年博士論文

【摘要】：532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)是探測30-70km高度范圍內(nèi)大氣密度、溫度和風(fēng)場的重要手段。發(fā)展532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)技術(shù)對大氣動力學(xué)研究以及保障飛行器安全具有重要意義。本文從測量原理出發(fā),對532nm多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析研究,并利用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)分析了北京地區(qū)的大氣重力波特性。碘分子吸收光譜儀是532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。本文測量了不同溫度下的碘分子吸收光譜曲線,分析了碘分子吸收光譜儀的溫控精度對激光頻率穩(wěn)定以及風(fēng)速測量結(jié)果的影響。開展了532nm激光頻率穩(wěn)定技術(shù)研究,解決了頻率穩(wěn)定過程中激光腔中的PTZ電壓調(diào)諧和激光晶體溫度調(diào)諧的協(xié)調(diào)控制問題,并研制了基于碘分子吸收光譜儀的長時間激光頻率穩(wěn)定系統(tǒng)。建立了脈沖激光注入狀態(tài)監(jiān)測裝置,該裝置基于碘分子吸收光譜儀,能夠?qū)γ}沖激光的注入狀態(tài)和中心頻率進(jìn)行監(jiān)測。完成了激光雷達(dá)光束自動瞄準(zhǔn)裝置的研制,提高接收信號的信噪比,避免因激光光束與接收望遠(yuǎn)鏡視場的偏差造成的測量誤差。本文給出了532nm瑞利多普勒激光雷達(dá)的溫度以及風(fēng)速的測量結(jié)果,并與TIMED/SABER的溫度數(shù)據(jù)、探空氣球和MERRA的緯向風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,對比結(jié)果有較高的一致性,證明了該激光雷達(dá)溫度以及風(fēng)速探測的可靠性。利用瑞利激光雷達(dá)的探測數(shù)據(jù)分析了發(fā)生在北京上空上平流層區(qū)域的一列準(zhǔn)單色重力波,并結(jié)合美國國家環(huán)境預(yù)報中心(NCEP)的全球預(yù)報系統(tǒng)(GFS)的風(fēng)場數(shù)據(jù)分析了該地形重力波的基本參數(shù)。通過對瑞利激光雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)研究,分析了北京地區(qū)溫度以及重力波活動的季節(jié)變化特性。
[Abstract]:532nm Rayleigh Doppler lidar is an important means of detecting atmospheric density, temperature and wind field in the range of 30-70km altitude. The development of 532nm Rayleigh Doppler lidar technology is of great significance to the study of atmospheric dynamics and the safety of aircraft. Based on the principle of measurement, some key technologies in 532nm Doppler lidar system are analyzed, and the characteristics of atmospheric gravity waves in Beijing area are analyzed by using lidar data. Iodine absorption spectrometer is the key device of 532nm Rayleigh Doppler lidar system. In this paper, the absorption spectra of iodine molecules at different temperatures are measured, and the influence of the temperature control precision of the iodine absorption spectrometer on the stability of laser frequency and the results of wind speed measurement are analyzed. The study of 532nm laser frequency stabilization technology is carried out, which solves the problem of the coordinated control of the voltage tuning and the temperature tuning of the laser crystal in the laser cavity during the frequency stabilization process. A long time laser frequency stabilization system based on iodine absorption spectrometer has been developed. A state monitoring device for pulsed laser injection is established. The device is based on iodine absorption spectrometer and can monitor the injection state and central frequency of pulsed laser. A laser radar beam automatic aiming device is developed to improve the signal-to-noise ratio of the received signal and to avoid the measurement error caused by the deviation between the laser beam and the field of view of the receiving telescope. In this paper, the temperature and wind speed of 532nm Rayleigh Doppler lidar are measured and compared with the temperature data of TIMED-SABER, sounding balloon and merra's zonal wind data. The results are in good agreement. The reliability of the temperature and wind speed detection of the lidar is proved. Using the Rayleigh lidar data, a series of quasi-monochromatic gravity waves occurred in the stratospheric region over Beijing were analyzed. Combined with the wind field data of the Global forecasting system (GFS) of the National Center for Environmental Prediction (NCEP), the basic parameters of the gravity wave are analyzed. Based on the Rayleigh lidar observation data, the seasonal variation characteristics of temperature and gravity wave activity in Beijing are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P412.25

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭文杰;胡雄;閆召愛;郭商勇;程永強;楊鈞烽;;利用瑞利激光雷達(dá)觀測北京地區(qū)上平流層地形重力波活動[J];地球物理學(xué)報;2015年10期

2 趙若燦;夏海云;竇賢康;孫東松;韓於利;上官明佳;郭潔;舒志峰;;Correction of temperature influence on the wind retrieval from a mobile Rayleigh Doppler lidar[J];Chinese Physics B;2015年02期

3 王曉賓;孫樹計;陳春;陳金松;許正文;;青島上空中層大氣密度和溫度的激光雷達(dá)探測[J];空間科學(xué)學(xué)報;2011年06期

4 唐磊;吳海濱;孫東松;舒志峰;董吉輝;王國成;胡冬冬;徐文靜;;瑞利散射多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)頻率動態(tài)跟蹤系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2011年06期

5 劉小勤;吳毅;胡順星;汪建業(yè);翁寧泉;;激光雷達(dá)光束自動準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J];中國激光;2009年09期

6 沈法華;董晶晶;孫東松;岳斌;舒志峰;;激光雷達(dá)系統(tǒng)快速準(zhǔn)直的方法和光學(xué)裝置[J];強激光與粒子束;2009年03期

7 陳洪濱;;中高層大氣研究的空間探測[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2009年03期

8 王潛;王騏;程元麗;;直接探測激光測風(fēng)雷達(dá)發(fā)射激光線寬對探測的影響[J];強激光與粒子束;2008年11期

9 譚錕;邵石生;;一種車載激光雷達(dá)自動準(zhǔn)直系統(tǒng)[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報;2008年05期

10 翟學(xué)鋒;王國富;達(dá)爭尚;;神光-Ⅲ 3ω光路自動準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計[J];應(yīng)用光學(xué);2007年02期

相關(guān)會議論文 前2條

1 譚瑩;吳夏穎;彭新忠;易帆;;激光雷達(dá)一鍵控制光束自動準(zhǔn)直調(diào)節(jié)的實現(xiàn)[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

2 袁洪;萬衛(wèi)星;梁君;;在Millstone Hill臺觀測到的電離層擾動風(fēng)場濾波現(xiàn)象[A];1995年中國地球物理學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1995年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 肖存英;臨近空間大氣動力學(xué)特性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2009年

2 吳松華;高穩(wěn)定性高光譜分辨率激光測風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)[D];中國海洋大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 梁晨;基于COSMIC衛(wèi)星觀測的全球平流層大氣重力波的初步研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 陳超;自動準(zhǔn)直微脈沖激光雷達(dá)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計與實驗測量[D];中國海洋大學(xué);2012年

3 董維建;直接探測激光雷達(dá)準(zhǔn)直和調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 夏江濤;光電探測系統(tǒng)中的自動準(zhǔn)直控制技術(shù)[D];南京信息工程大學(xué);2008年

5 王濤;種子注入電光調(diào)Q激光器系統(tǒng)機理與技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所;2001年

，

本文編號：2058470