钠测温测风激光雷达的多通道改进与热通量、钠通量的初步探测

摘要

随着综合国力和国内科学水平的进步，激光大气探测已经成为越来越不可或缺的探测手段。随着科学理论的发展，我们越来越需要技术提升后的多通道观测数据支持理论研究。多通道的激光雷达覆盖了双通道激光雷达的探测目标，并将为越来越需要数据支持的中高层大气理论研究提供准确客观的观测数据。
　　本文内容主要包含了多通道钠激光雷达的大气探测原理和多通道改进方案与结果两部分。首先阐述了大气垂直结构和大气物质与激光的作用机制以及激光雷达的探测原理，介绍了钠激光雷达的理论基础。然后结合实际情况提出多通道的改进方法并改进了雷达的通道拓展性能，简化后续雷达通道拓展工作，使用了全新的主焦点式接收望远镜结构及笼式光纤耦合机械结构，有效提升光学接收效率，改进方案还重新设计了主脉冲电路，提升了光电转换电路性能，将主电路脉冲的上升沿从约150us提升至约60ns，共同重新设计了后继光路，加强了后继光路的隔光性能，此外利用前馈比例积分微分控制方法有效提升了回波信号斩光高度稳定性。改进后的多通道雷达数据反演结果表明，多个通道的数据一致性很好，同时利用多通道雷达数据初步反演了合肥地区(31.9°N，117.17°E)从2017年7月至2018年3月采集数据的热通量和钠通量，垂直热通量整体偏向下输送，在约100km高度处热通量达到最大值约为-1.7Km/s，垂直钠原子通量的输送方向整体偏向下，在约93km处达到向下输送的最大值约-90m/s/cm2。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 大气垂直结构

1．2 钠测温测风激光雷达基本原理

1．2．1 激光雷达探测基本原理

1．2．2 钠测温测风激光雷达基本方程

1．2．3 钠测温测风激光雷达基本原理

1．2．3 激光雷达系统结构

1．3 国内外研究现状与改进意义

1．3．1 钠荧光激光雷达国内外研究现状

1．3．2 多通道改进意义

1．4 本论文主要研究内容

第二章 双通道钠测温测风激光雷达

2．1 发射系统

2．2 接收系统

第三章 多通道接收系统设计与实现

3．1 光学接收系统

3．1．1 光学接收系统设计

3．1．2 光学接收系统实现

3．2 斩光系统

3．2．1 斩光系统设计

3．2．2 斩光系统实现

3．3 时序控制系统

3．3．1 时序控制系统设计

3．3．2 时序控制系统实现

3．4 自动准直系统

3．4．1 自动准直系统设计

3．4．2 自动准直系统实现

3．5 数据采集存储系统

3．5．1 数据采集存储系统设计

3．5．2 数据采集存储系统实现

第四章 三通道钠测温测风激光雷达观测温度、风速和钠原子密度及热量通量、钠通量的初步结果

4．1 激光雷达数据获取与风、温和钠原子密度探测结果

4．1．1 钠测温测风激光雷达的数据获取

4．1．2 激光雷达风、温和钠原子密度探测

4．2 利用多通道激光雷达初步探测重力波热通量和动量通量

4．2．1 初步探测重力波热通量

4．2．2 初步探测钠通量

第五章 总结与讨论

参考文献

致谢

在读期问取得的研究成果