大孔径闪烁仪的改进测试及应用分析

摘要

本研究在前期研究的基础上，对自主研发的大孔径闪烁仪进行了技术改进（选用更精密的军品级或工业级芯片、改进接收器设计电路、添加遮光板和改进系统防水处理），集成了两套改进的测定系统。对改进前后的系统（改进前：LAS02和LAS03；
　　 改进后：LAS11和LAS12）进行统一调试及定标后，通过实验室测试及河北省沽源县“国家草地生态系统野外科学观测研究站”平坦均一草地下垫面的野外对比观测，对改进前后的系统进行了发射器、接收器及野外对比观测测试，对其性能及影响因子进行了深入分析，并利用改进后的两套系统进行了观测方法方面的研究，以便为LAS的定型生产及应用观测提供一定依据。测试结果如下：
　　 （1）改进前后系统的发射器运行状态均较为稳定，一致性较好，中心波长及工作电压不随运行时间变化，主要表现在：四套系统的发射器发射光源中心波长都稳定为855nm；半波宽80nm；调制频率为6.5±0.5kHz；发射器可在最大电压条件下（平均为450mV），长期稳定的连续工作。
　　 （2）改进前后系统的接收器运行状态均不随运行时间变化，运行稳定，但改进后的系统效果更好，具体表现如下：改进后的系统（LAS11和LAS12）信号检测电路的电子噪声更小（解调信号Udemod的1-min 标准偏差变化较小，表现平稳），改进后系统可以更好滤除背景光。
　　 （3）改进前后系统接收器的Cn2 信号处理模块测试结果显示：在理论值为0-mV时，四套系统的Pot 值解调后所得到的结果与理论值偏差在±15mv 范围，其中改进后的系统对应不同路径长度的Pot 值解调后所得到的结果与理论值偏差更小，效果更好；
　　 通过野外实测数据分析，改进前后系统接收器的信号处理模块的输出信号都能很好的反应空气折射指数结构参数的变化情况。
　　 （4）野外对比观测结果显示：改进前后LAS 系统的观测值都具有很高相关系性（0.94、0.95和0.97），但它们的线性回归斜率差异较大（1.24、0.45和0.82），其中Cn2V_LAS02 偏高23.6％，Cn2V_LAS03 偏低55％，Cn2V_LAS12 偏低18％，分析误差来源主要有两个部分，一部分来自接收器信号处理模块的标定误差，一部分来自野外试验的电位计Pot 值的设置误差。
　　 （5）对LAS 观测方法的相关研究结果显示：LAS 系统主要响应惯性子区的湍流变化；接收信号强度在-100～-300mV 范围变化，对其观测结果Cn2 值无影响；1Hz采样频率、1～10-min 平均周期可以真实反映河北沽源农牧交错带草地的水热通量变化；系统有效接收孔径及测量路径长度引起的测量误差在0.0～6.11％和0.13～4.32％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 文献综述

2 引言

3 试验场地及设计

4 数据获取及质量控制

5 结果与分析

6 结论与讨论

参考文献

致谢

个人简历、发表论文、在学期间参加的研究项目