氣溶膠作為重要的大氣成分,對地氣系統(tǒng)的輻射平衡、大氣化學(xué)過程、能見度、氣體成分以及空氣質(zhì)量等有著重要影響,其含量變化與人類的生活和生產(chǎn)息息相關(guān),為了研究氣溶膠的特性,需要對其時間和空間分布進行觀測。LED光源雷達大氣氣溶膠探測技術(shù),具有LED豐富的波長及較小距離的探測盲區(qū)的優(yōu)勢,對于研究氣溶膠在不同波長下的光學(xué)特性以及在低空大氣中的含量和時空分布特性,具有重要的學(xué)術(shù)意義與科學(xué)研究價值。論文針對底層不同波段下的大氣氣溶膠探測需求,提出并開展了基于LED光源的新型氣溶膠探測雷達技術(shù)的研究。研究并設(shè)計了一種可用于氣溶膠探測雷達的新型脈沖LED遙感光源,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)氣溶膠Mie散射遙感探測原理,設(shè)計并研發(fā)了一套基于大功率LED光源的新型單波長雷達系統(tǒng),并在西安上空開展氣溶膠夜間觀測實驗與分析,獲得了大氣氣溶膠的時空分布廓線,驗證了該雷達系統(tǒng)的探測性能及可行性。為研究氣溶膠光學(xué)與微物理特性的需要,提出并研制了一種基于白光LED光源的新型多波長氣溶膠探測雷達系統(tǒng),并在夜間開展了氣溶膠的多波長同步觀測實驗。新型LED光源氣溶膠探測雷達系統(tǒng)的研制,豐富了現(xiàn)有以脈沖激光為光源的光學(xué)主動遙感探測技術(shù),... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

氣溶膠顆粒尺寸分布

緒論5（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）實物圖圖1-2LED迷你雷達Fig.1-2LEDminilidar該雷達采用中心波長為392nm的LED作為光源，LED在脈沖振蕩電路驅(qū)動下，發(fā)出脈沖寬度10.2ns、重復(fù)頻率112kHz的脈沖光束，其輸出功率為100mW，對應(yīng)單脈沖能量為1nJ。系統(tǒng)采用共軸發(fā)射接收模式，使用了一片口徑190mm、焦距140mm的菲涅耳透鏡來準直LED發(fā)出的光線，同時接收后向散射回波。將LED放置在菲涅耳透鏡的焦距內(nèi)，得到透射光束直徑為60mm，光束發(fā)散角為9.5mrad。后向散射信號通過菲涅耳透鏡，被光軸上帶孔的鏡面反射，聚焦入小孔光闌，經(jīng)干涉濾光片分光后，由光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換，利用光子計數(shù)器采集回波信號。該雷達可以實現(xiàn)夜間200m范圍內(nèi)的氣溶膠探測。為了提高LED雷達的性能，研究者在第一臺LED光源雷達的基礎(chǔ)上作了改進，增加了菲涅爾透鏡的焦距，將發(fā)散角控制在3mrad，發(fā)射的LED光束直徑為120mm，重復(fù)頻率為120kHz，接收口徑為250mm，視場角3mrad。改進后的LED光源雷達在白天的探測距離可達100m，夜間的探測距離可達300m，并于夜間進行了連續(xù)觀測實驗，得到了大氣回波數(shù)據(jù)【70-73】�？紤]到LED雷達的小型化，ShiinaTatsuo等學(xué)者又在2013年設(shè)計搭建了一款雙軸LED光源雷達，如圖1-3所示。圖1-3雙軸LED光源雷達Fig.1-3BiaxialLEDlightsourceradar

緒論5（a）結(jié)構(gòu)示意圖（b）實物圖圖1-2LED迷你雷達Fig.1-2LEDminilidar該雷達采用中心波長為392nm的LED作為光源，LED在脈沖振蕩電路驅(qū)動下，發(fā)出脈沖寬度10.2ns、重復(fù)頻率112kHz的脈沖光束，其輸出功率為100mW，對應(yīng)單脈沖能量為1nJ。系統(tǒng)采用共軸發(fā)射接收模式，使用了一片口徑190mm、焦距140mm的菲涅耳透鏡來準直LED發(fā)出的光線，同時接收后向散射回波。將LED放置在菲涅耳透鏡的焦距內(nèi)，得到透射光束直徑為60mm，光束發(fā)散角為9.5mrad。后向散射信號通過菲涅耳透鏡，被光軸上帶孔的鏡面反射，聚焦入小孔光闌，經(jīng)干涉濾光片分光后，由光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換，利用光子計數(shù)器采集回波信號。該雷達可以實現(xiàn)夜間200m范圍內(nèi)的氣溶膠探測。為了提高LED雷達的性能，研究者在第一臺LED光源雷達的基礎(chǔ)上作了改進，增加了菲涅爾透鏡的焦距，將發(fā)散角控制在3mrad，發(fā)射的LED光束直徑為120mm，重復(fù)頻率為120kHz，接收口徑為250mm，視場角3mrad。改進后的LED光源雷達在白天的探測距離可達100m，夜間的探測距離可達300m，并于夜間進行了連續(xù)觀測實驗，得到了大氣回波數(shù)據(jù)【70-73】。考慮到LED雷達的小型化，ShiinaTatsuo等學(xué)者又在2013年設(shè)計搭建了一款雙軸LED光源雷達，如圖1-3所示。圖1-3雙軸LED光源雷達Fig.1-3BiaxialLEDlightsourceradar

【參考文獻】：
期刊論文
[1]便攜式雙視場米散射激光雷達系統(tǒng)的研制[J]. 王界,劉文清,張?zhí)焓?李嶺,高潔.  儀器儀表學(xué)報. 2019(02)
[2]大氣探測激光雷達技術(shù)綜述[J]. 田曉敏,劉東,徐繼偉,王珍珠,王邦新,吳德成,鐘志慶,謝晨波,王英儉.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[3]成都夏季氣溶膠消光特性研究[J]. 巫俊威,羅磊,楊東,徐棟夫.  高原山地氣象研究. 2018(03)
[4]基于短距相干測風(fēng)激光雷達的機場低空風(fēng)切變觀測[J]. 張洪瑋,吳松華,尹嘉萍,王琪超.  紅外與毫米波學(xué)報. 2018(04)
[5]雪崩三極管串聯(lián)的納秒脈沖發(fā)生器[J]. 饒俊峰,章薇,李孜,姜松.  強激光與粒子束. 2018(09)
[6]新型大氣顆粒物自動換膜采樣裝置研究[J]. 鐘琪,王文,王哲,陳文亮.  電子測量與儀器學(xué)報. 2018(04)
[7]CCD激光雷達探測白天近地面氣溶膠消光系數(shù)（英文）[J]. 孫培育,苑克娥,楊杰,胡順星.  光子學(xué)報. 2018(03)
[8]濕度修正的光散射法在現(xiàn)場粉塵監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 姜萬錄,雷亞飛,代皓東,楊超,張生.  儀器儀表學(xué)報. 2018(01)
[9]相干多普勒激光雷達風(fēng)場反演方法研究與實驗印證[J]. 馮長中,吳松華,劉秉義.  中國激光. 2018(04)
[10]基于移相控制的全固態(tài)高壓脈沖電源設(shè)計[J]. 唐朝,趙龍章,龔嬡雯.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(22)

博士論文
[1]大氣邊界層內(nèi)生物氣溶膠熒光激光雷達探測技術(shù)與實驗研究[D]. 饒志敏.西安理工大學(xué) 2018

碩士論文
[1]大尺寸LED光源準直透鏡的設(shè)計與應(yīng)用[D]. 韓敏.江蘇大學(xué) 2016
[2]石家莊冬季霾天氣溶膠特性的地基主被動遙感探測研究[D]. 胡明玉.中國礦業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3627094